Optimización de propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio Al-7%Si y Al 7075 mediante deformación plástica severaprocesado por fricción batida (FSP) y extrusión en canal angular constante (ECAP)

Abstract

En los últimos años se están realizando avances en las técnicas de deformación plástica severa, como la extrusión en canal angular constante (ECAP) y el procesado por fricción batida (FSP), capaces de generar microestructuras ultrafinas (< 1 ?m) en materiales metálicos mejorando notablemente sus propiedades mecánicas. En la presente investigación se ha sometido a dos aleaciones de aluminio a sendos procesados por deformación plástica severa. Por un lado, la aleación de colada Al-7% Si fue procesada mediante ECAP y FSP con el fin de comparar la mejora de propiedades mecánicas obtenidas mediante cada procesado. Se obtuvo un tamaño de grano ultrafino (0,2 - 1 µm) favorecido por una fina precipitación de Si retenido en la colada inicial. La caracterización mecánica a temperaturas intermedias y altas (200 - 450 ºC) reveló una resistencia, ductilidad y tenacidad muy superiores a las del material de partida. El mecanismo de deformación operativo fue el de movimiento de dislocaciones a subestructura constante. La influencia de la evolución microestructural en el comportamiento mecánico de la aleación se describe en profundidad. Por otro lado, la aleación aeronáutica Al 7075 se procesó mediante FSP con el objetivo de obtener la máxima respuesta superplástica a menores temperaturas y mayores velocidades de deformación de lo habitual, buscando la mayor severidad posible para afinar al máximo la microestructura. Se procesó en tres estados de precipitación inicial utilizando distintas combinaciones de velocidad de rotación y avance y dos tipos de soporte con distinta velocidad de extracción de calor. La caracterización microestructural mediante MET, EBSD y ACOM-MET reveló un gran afino de grano alcanzando tamaños de ~215 nm y desorientaciones > 30º. La caracterización mecánica reveló, gracias al gran afino conseguido, la operación del mecanismo de deslizamiento de fronteras de grano, responsable del comportamiento superplástico. Además, el material procesado por FSP exhibió ductilidades por encima del 200 % a una elevada velocidad de deformación (10-2 s-1) en el rango de temperaturas 250 - 400 ºC. Estos resultados permiten la aplicación de un conformado superplástico en la aleación Al 7075 procesada por FSP en condiciones mucho más favorables