Estudio de la corrosión de materiales compuestos Al/SiC fabricados por vía pulvimetalúrgica

Abstract

En la actualidad, los materiales compuestos son objeto de interés debido a sus buenas propiedades mecánicas. En concreto, para los materiales compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas de carburo de silicio (SiC), la matriz permite que el material sea más ligero, más dúctil y más fácil de procesar, mientras que el refuerzo (SiC), aporta rigidez y resistencia mecánica, aumentando las propiedades de estas aleaciones ligeras hasta valores respetables comparándolos a los materiales convencionales (normalmente aleaciones férreas), superándolos en propiedades específicas y resistencia al desgaste. Debido a estas características, los materiales compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas de SiC han encontrado numerosas aplicaciones en la industria del automóvil, ya que al permitir reducir el peso, su uso disminuye el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Sin embargo, es en la industria aeroespacial, aeronáutica y de defensa donde han tenido un mayor desarrollo, utilizándose en numerosas piezas, como las estructuras y módulos electrónicos de los satélites, piezas interiores de las naves espaciales, etc. También surgen algunos inconvenientes, tales como: 1) Poseen una resistencia menor a la corrosión. 2) Durante su fabricación se forma Al4C3 debido a la reacción a alta temperatura entre la matriz y el refuerzo. El Al4C3 es muy higroscópico y produce fragilidad en la intercara matriz/refuerzo. Para evitar la formación del Al4C3 se fabrican materiales compuestos Al6061/SiC recubriendo las partículas de refuerzo de SiC con una capa de SiO2 que protege al refuerzo evitando su reacción con la matriz. En el presente proyecto se va a estudiar el efecto de la capa de sílice en las propiedades a corrosión. Para ello se dispone de dos materiales compuestos constituidos por una matriz de aluminio 6061 con un refuerzo del 20 % en volumen de carburo de silicio en forma de partículas (SiCp) y, una segunda aleación 6061 con un 20 % en volumen de carburo de silicio cuyo recubrimiento de SiO2 se realizó mediante la técnica sol-gel sometida a un tratamiento térmico a 500ºC. Para dicho estudio, se realizan ensayos de corrosión, exponiendo dichos materiales a diferentes ambientes agresivos extremos (horno a 500ºC, cámara climática a 50ºC, 98 % de humedad y luz, e inmersión en baño clorurado: solución del 3,5% en peso de cloruro sódico) durante distintos tiempos. Una vez realizados los ensayos, se han estudiado las propiedades a corrosión mediante medidas gravimétricas evaluando la ganancia de masa por área expuesta al medio en los materiales a diferentes tiempos, y mediante análisis microestructural con técnicas de caracterización tales como difracción de Rayos X, microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de barrido (SEM), obteniéndose que la capa de SiO2 sobre el SiC no empeora las propiedades a corrosión del material compuesto en ninguno de los ambientes agresivos estudiados, siendo en algunos casos incluso mejor.