Desarrollo y fabricación de materiales compuestos de matriz de aluminio y recubrimientos obtenidos mediante procesado láser

Resumen

El presente trabajo de investigación tiene como motivación el desarrollo de materiales que puedan sustituir los tradicionalmente usados en componentes de vehículos con la finalidad de reducir el peso de los mismos sin detrimento de las propiedades mecánicas y tribológicas. Los materiales desarrollados fueron, por un lado, materiales compuestos de matriz de aluminio y refuerzo cerámico, AL/SiC, fabricados a partir de materias primas comerciales y materiales compuestos de matriz de aluminio y refuerzo cerámico AL/AlN, cuya matriz se obtenía a partir de aleaciones de aluminio comerciales y cuyo refuerzo es generado in situ durante el propio proceso de fabricación. El método de fabricación de los materiales Al/AlN in situ consiste en hacer pasar una aleación de aluminio en forma de polvo junto a gas nitrógeno, a través de un haz láser de manera que las temperaturas alcanzadas sean tal que el nitrógeno se disocie y reaccione con el aluminio dando lugar a la formación de AlN. Se evaluó la distribución de temperaturas alcanzada por las partículas durante el proceso de fabricación con el fin de analizar el mecanismo de reacción. Además, se encontró una relación con la estructura atómica de las partículas de AlN generadas y la temperatura alcanzada por éstas durante su fabricación. También, fueron analizados otros métodos alternativos de fabricación de componentes de material compuesto de matriz metálica, como son la fabricación por pulvimetalurgica y el método de fabricación aditiva, laser metal deposition. Las piezas obtenidas se analizaron microestructural y mecánicamente de manera que se demostró que las piezas con refuerzo cerámico tenían mejores propiedades mecánicas que las piezas sin reforzar, y que las piezas fabricadas por el método laser poseçían mejores propiedades que las fabricadas por pulvimetalurgia debido a las características obtenidas por el propio proceso de fabricación. Aunque aún es necesario continuar el desarrollo, mejora y análisis de dichos métodos de fabricación.