propiedades del bronce

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  • 1. 3. MATERIALES3.1 BRONCEEl polvo de bronce empleado ha sido suministrado por la empresa ECKART. Sudenominacin comercial es ECKA Spherical Bronze 89/11 AK.3.1.1 PROPIEDADES GENERALES En este apartado se especifican las propiedades generales del bronce, las cuales ohan sido suministradas por el fabricante, o son fruto de los ensayos realizados. Losvalores correspondientes a las mismas se exponen en la Tabla 1. Tabla 1: Propiedades del polvo de bronce. Propiedades generales del bronceDensidad 8.9 g /cm3 Velocidad de fluidez 0.449 cm3 /sDensidad aparente 4.999 g /cm3 Densidad de golpeo 5.405 g /cm3 Porosidad de golpeo0.39 T de fusin 1085 CT de aparicin de fase liquida800 C3.1.2 GRANULOMETRA Los resultados de la granulometra se muestran en la Figura 1. En ella se puedeobservar que prcticamente la totalidad de las partculas, exactamente el 98,44%, tienenun tamao menor de 80 m. El rango de tamaos de partcula se encuentra entre 40 my 90 m, con un tamao medio de poco menos de 60 m. 1

2. Figura 1: Granulometra del bronce. Tabla 2: Granulometra del bronce por intervalos de tamao.3.1.3 MORFOLOGA Y MICROESTRUCTURAPor medio del microscopio SEM se puede observar que la morfologa de laspartculas es esfrica con superficies bastante suaves. Esta regularidad en las partculases la causa de la gran fluidez del polvo.2 3. Figura 2: Micrografas SEM-SE del polvo de bronce. En la Figura 3, se presenta la microestructura del polvo de bronce, que presentauna estructura dendrtica fruto de la formacin del polvo partiendo de la fase lquida.Figura 3: Microestructura del polvo de bronce, observada por medio de un microscopio ptico.3.1.4 CURVA DE COMPRESIBILIDADLa curva de compresibilidad es la representacin grfica de la densidad relativafrente a la presin de compactacin de la probeta, que se muestra en la Figura 4. Lacurva presenta una evolucin muy suave, en principio casi lineal que decae al final muyligeramente.3 4. Den. rel. (%)100.00 90.00 80.00 D, % 70.00 60.00 50.00 40.00 0 200400 600800 1000 1200 1400 Presin, MPa Figura 4: Curva de compresibilidad del bronce De la misma se pueden deducir las presiones que se van a tener que aplicar a lasprobetas, para de este modo poder obtener las porosidades normalizadas que senecesitan para realizar las pertinentes sinterizaciones. En la siguiente Tabla 3 seencuentran recogidas las mismas.Tabla 3: Tabla de presiones del bronce obtenidas mediante la curva de compresibilidad.Porosidad normalizada Presin 0.6 430 MPa 0.4 686 MPa3.2 ALUMINIO El polvo de aluminio usado para este proyecto procede de la empresa ECKART-WERKE. Su denominacin comercial es Eckart Aluminium AS-61. Tiene una purezasuperior al 99.7 %, y adems cumple la especificacin DIN 1712/1 sobre aluminio depureza comercial.3.2.1 PROPIEDADES GENERALESLas propiedades generales, al igual que se hizo con el bronce, estn recogidas enla Tabla 4. Se observa que el aluminio es mucho menos denso que el bronce, con unpunto de fusin menor, su densidad de golpeo est en torno al 50% de la absoluta. Lavelocidad de fluidez es menor que la del bronce, caracterstica que lo perjudica a la horade realizar el proceso de sinterizacin, en el momento de verter el polvo al molde.4 5. Tabla 4: Propiedades principales del polvo de aluminio.Propiedades generales del aluminioDensidad2.7 g/cm3 Velocidad de fluidez 0.234 cm3 /s.Densidad aparente 1.116 g/cm3 Densidad de golpeo 1.417 g/cm3 Porosidad de golpeo 0.46 T de fusin660 C3.2.2 GRANULOMETRALos resultados del estudio granulomtrico realizado al aluminio estn resumidosen la Figura 5 y en la Tabla 5. Se puede observar que la mayor parte de las partculas esmenor de 125 m, exactamente un 99.4%. El rango de tamaos de partcula seencuentra comprendido entre 10 m y 125 m, con un tamao medio algo menor de 44m. Si se compara con el tamao de las partculas del bronce, se observa que para elaluminio el rango de tamaos es mayor, es decir el tamao no es tan homogneo comoen el bronce, tal como muestran la Figura 1 y la Figura 5. La media del tamao departculas es menor que el del bronce, en este caso. Un amplio intervalo de tamaos esperjudicial en los objetivos del proyecto, debido a que introduce una nueva variable aanalizar a la hora de explicar los fenmenos sometidos a estudio. A pesar de que en elcaso del aluminio la dispersin de tamaos es bastante ms notable que la del bronce, essuficientemente pequea como para que no tenga que ser tomada en consideracin, a lahora de analizar los resultados obtenidos en el proyecto.Figura 5: Granulometra del polvo de aluminio. 5 6. Tabla 5: Granulometra del polvo de aluminio por intervalo de tamaos.3.2.3 MORFOLOGA Y MICROESTRUCTURA La Figura 6 muestra la morfologa del polvo de aluminio en el microscopioSEM. Se observa que la forma de las partculas es irregular, aunque su superficie espoco abrupta. La irregularidad en las formas de las partculas, es una de las causas quemotivan una velocidad de fluidez mucho menor que la del bronce que presenta unamorfologa mucho ms suave, lo que provoca una mayor fluidez de las partculas.Figura 6: Micrografa del SEM-SE del polvo de aluminio.6 7. En la Figura 7 se muestra el resultado del estudio de las partculas de aluminiomediante el microscopio ptico. En la misma se observa una estructura granulardendrtica. Figura 7: Microestructura del polvo de aluminio, obtenida mediante un microscopio ptica.3.2.4 CURVA DE COMPRESIBILIDAD En el caso del aluminio la correspondiente curva de compresibilidad es lacorrespondiente a la Figura 8. La curva presenta un crecimiento lineal con unapendiente muy elevada en el primer tramo, en el cual se alcanza prcticamente el 90%de la densidad absoluta, a partir de este valor la curva va disminuyendo su pendiente,hasta presentar un crecimiento lineal, con una pendiente prcticamente nula. La curva,al contrario de lo que ocurra con el bronce que superaba levemente el 90 % de ladensidad absoluta, alcanza casi el 100 % de la densidad absoluta. De la curva se pueden determinar, al igual que se hizo con el bronce, las cargasnecesarias para compactar las probetas de aluminio, las cuales se muestran en la Tabla6. 7 8. Den. rel. (%)100.00 90.00 80.00 D, % 70.00 60.00 50.00 40.00 0 200400600 8001000 12001400 Presin, MPa Figura 8: Curva de compresibilidad del aluminio. Tabla 6: Tabla de presiones del aluminio obtenidas mediante la curva decompresibilidad. Porosidad normalizada Presin0.667 MPa0.433 MPa3.3 ACERO INOXIDABLE El acero inoxidable usado en este caso es el 316L nomenclatura de la normaAISI, el cual es un acero austentico, con contenidos de cromo, nquel y molibdeno [1].3.3.1 PROPIEDADES GENERALESSiguiendo el procedimiento llevado a cabo con los otros materiales, en primerlugar se muestran en la Tabla 7 las propiedades generales del mismo. En este caso ladensidad aparente tambin ronda el 50 % de la absoluta. El acero inoxidable es elmaterial que mayor punto de fusin tiene de los que vamos a estudiar, su densidad nollega a ser tan alta como la del bronce, pero si que es mucho mayor que la del aluminio.8 9. En cuanto a la velocidad de fluidez, el acero inoxidable es el que presenta un valor msbajo, aunque el mismo est muy prximos al del aluminio.Tabla 7: Propiedades principales del polvo de acero inoxidable.Propiedades generales del acero inoxidable Densidad7.96 g/cm3Velocidad de fluidez0.227 cm3 /s. Densidad aparente 2.8736 g/cm3Densidad de golpeo 3.75 g/cm3Porosidad de golpeo 0.53T de fusin [2]1370 C3.3.2 GRANULOMETRA En la Figura 9 y en la Tabla 8 se encuentran recogidos los datos del estudiogranulomtrico del polvo de acero inoxidable. El tamao de las partculas es, en general,menor de 240 m, teniendo una distribucin que va desde 10 m hasta 275 m, con untamao medio de las partculas de 120 m. A pesar de que el rango de tamaos es elmayor de los tres casos, el tamao de partculas en su mayor parte est msconcentrado, teniendo realmente una dispersin mayor el aluminio que el aceroinoxidable, siendo el bronce el que menor dispersin en el tamao de partculaspresenta. Por otra parte las partculas de acero inoxidable son aquellas que tienen unmayor tamao medio, siendo bastante ms grande que en los casos del bronce y delaluminio. Figura 9: Granulometra del acero inoxidable. 9 10. Tabla 8: Granulometra del polvo de acero inoxidable por intervalo de tamaos.3.3.3 MORFOLOGA Y MICROESTRUCTURAEn la Figura 10 y en la Figura 11, se muestran la morfologa y la microestructuradel polvo de acero inoxidable. La morfologa que presenta es de tipo esponjoso, laspartculas presentan unas superficies muy abruptas, causando una mala fluidez, cuyovalor es muy parecido al del polvo de aluminio, el cual tambin presenta una superficiede las partculas bastante abrupta, al contraro de lo que sucede en el polvo de bronce.Figura 10: Micrografa del SEM-SE del polvo de acero inoxidable.10 11. Figura 11: Microestructura del polvo de acero inoxidable, observada por medio de un microscopio ptico.3.3.4 CURVA DE COMPRESIBILIDAD La Figura 12 representa la curva de compresibilidad del acero inoxidable. Seaprecia en ella un crecimiento lineal en el primer tramo, con una pendiente bastanteelevada, aunque no tanto como la que presenta el aluminio. Posteriormente experimentaun descenso de la pendiente de la curva, que se va atenuando progresivamente pero deuna manera suave, sin presentar ningn cambio brusco. En cuanto al grado de densidadalcanzado, el del acero inoxidable es el ms bajo de los tres casos que se han tratado,llegando apenas a un valor ligeramente superior al 90 % de la densidad absoluta. Den. rel. (%)100.00 90.00 80.00 D, % 70.00 60.00 50.00 40.00 0 200 400 600 8001000 1200 1400Presin, MPa Figura 12: Curva de compresibilidad del acero inoxidable. 11 12. De la Figura 12 se pueden obtener los valores de las cargas, necesarios paracompactar las probetas, los cuales estn recogidos en la Tabla 9. Tabla 9: Tabla de presiones del acero inoxidable obtenidas mediante la curva decompresibilidad.Porosidad normalizada Presin 0.6 580 MPa 0.4 220 MPa 12 13