Estudio de la reactividad entre aleaciones de aluminio y partículas de SiC

Abstract

[ES] Las partículas de refuerzo de SiC reaccionan con el aluminio fundido y forman Al4C3 que es frágil y sensible al contacto con la humedad, lo que degrada las propiedades de los materiales compuestos constituidos por ambos componentes. La reacción en la intercara Al/SiC depende de varios parámetros de fabricación como temperatura, tiempo de residencia, atmósfera y composición química, tanto de la matriz de aluminio como del refuerzo de SiC. Se han realizado estudios sistemáticos de reactividad entre partículas de SiC y aluminio fundido, analizando el efecto que tiene la formación de una capa de SiO2 por oxidación de las partículas cerámicas, antes de su incorporación en el fundido, como barrera protectora para prevenir el ataque del SiC por la matriz. Se ha estudiado también el efecto de la composición de la matriz metálica en dicha reactividad, empleando para ello varias aleaciones de aluminio: AA1170 (99,7%Al), A-319.0 (Al-6Si-3Cu) y A-332.0 (Al-11Si-1,5Cu). Los materiales compuestos se prepararon mediante mezcla de partículas de SiC (30 % vol.) y polvo de las aleaciones de aluminio, prensado en frío y posterior fusión a 900ºC, variando el tiempo de residencia dentro del horno para simular un proceso de fabricación por colada. Los resultados obtenidos se comparan con los obtenidos para materiales compuestos del tipo AA 2014/SiC/20p.

[EN] The SiC reinforcement particles react with the molten aluminium to form Al4C3 that is brittle and sensitive to the the humidity. This reaction degrades the properties of the SiC reinforced aluminium matrix composites. The extend of the reaction in the Al/SiC interface depends on the fabrication parameters such as the temperature, residence time, atmosphere and chemical composition of the aluminium matrix and the reinforcement. Systematic studies on the reactivity between the SiC particles and molten aluminium alloys have been performed, analysing the effect of the presence of a SiO2 layer, which was formed by oxidation on the ceramic particles before their incorporation into the melt, as a protective barrier for preventing the attack of the SiC. As well, the effect of the metal matrix composition on the interfacial reactivity has been studied employing different aluminium alloys: AA1070 (99,7% Al), A-319.0 (Al-6Si-3Cu) and A-332.0 (Al-11Si-1,5Cu). The composites were prepared by mixture of SiC particles (30 % vol. %), cold pressure and fusion at 900 ºC, varying the residence time in the furnace, which simulated a cast fabrication process. The results are compared with those obtained for a metal matrix composite (AA2014/SiC/13p).