Produccion De Polvos Metalicos

PRODUCCION DE POLVOS METALICOS

Si bien el principal método comercial de fabricación de polvos metálicos aleados es la atomización, en los últimos años y coincidiendo con el desarrollo de los materiales compuestos de matriz metálica (MMC), están surgiendo procesos basados en la

molienda como un método eficaz para conseguir, tanto aleaciones de difícil obtención por otros métodos como polvos de material compuesto. De todos ellos, uno de los más efectivos y de mayor interés es la aleación mecánica.

La atomización ha demostrado ser la técnica más favorable para la obtención de polvos prealeados, debido a la posibilidad de un buen control de la composición química, tamaño, forma y distribución granulométrica de los mismos. Estas características, importantes para la posterior compactación, añadidas a la posibilidad de obtener una microestructura fina con un elevado contenido en solutos, han hecho de la atomización el proceso de obtención de polvo de mayor implantación industrial.

Frente a esto, la aleación mecánica constituye el proceso mecánico más actual para la obtención de polvo, al permitir obtener composiciones y niveles de propiedades imposibles de alcanzar por otros métodos, incluida la atomización.

Esta técnica fue estudiada y desarrollada por primera vez a mediados de los años 60, por John S. Benjamín, en el laboratorio de investigación de INCO, en un esfuerzo por encontrar el modo de combinar el endurecimiento por dispersión de óxidos con el endurecimiento por precipitación con la fase Y superaleaciones base níquel para aplicaciones en turbinas de gas Desde entonces, la aleación mecánica ha diversificado su campo de aplicación desde las aleaciones base hierro a las aleaciones de aluminio y sistemas cerámicos, y está ya comercializando numerosos materiales.

Definido como un proceso de molienda en seco, la ventaja fundamental que presenta es, precisamente, la posibilidad de obtener composiciones inalcanzables por procesos como la atomización, elevando el contenido en solutos muy por encima de las composiciones de equilibrio y aumentando el porcentaje en refuerzos, eliminando los problemas de segregación y formación de aglomerados generalmente asociados a

las mezclas pulvimetalúrgicas convencionales.

2. PROCESO DE ALEACIÓN MECÁNICA

La mezcla de polvo, introducida en el molino de bolas, es sometida a colisiones de alta energía por medio de aquellas . La interacción entre las bolas moledoras y las partículas de polvo puede caracterizarse por procesos como la soldadura en frío o la deformación plástica y posterior fragmentación de las partículas, hasta que se produce un polvo en el que cada partícula está constituida por la composición porcentual de la mezcla de polvo

inicia Así, las continuas y repetidas soldaduras y fracturas son los más Importantes procesos implicados que conducen a la transformación

material de la estructura cristalina por reacciones

en estado sólido La aleación mecánica presenta por ello, frente a otros métodos de obtención de polvo, la característica fundamental de realizarse en estado sólido,

eliminando de esta forma las limitaciones asociadas a los puntos de fusión y solubilidades relativas.

Permite así, la síntesis de nuevas aleaciones partiendo de una mezcla inicial de elementos de alta y baja temperatura de fusión, y la síntesis de aleaciones o materiales compuestos con componentes altamente dispersados, muy lejos de su estado de

equilibrio térmico.

2.1. Principales variables del proceso

2.7.7. Materias primas

Es evidente que van a ser las características del

polvo inicial las que determinen la evolución específica del proceso. Habitualmente, se parte de materiales en forma de polvos elementales o compuestos como polvos prealeados, carburos, óxidos, intermetálicos, etc.Pero es, quizás, la respuesta específica del polvo a la hora de absorber la energía suministrada por las bolas lo que va a determinar el predominio de la soldadura o la fractura en el proceso, por lo que las mezclas pueden clasificarse según la ductilidad de la materia prima como.

a) dúctil-dúctil: en este caso hay un predominio de la soldadura frente a la fractura. Se forma una estructura laminar en las partículas aglomeradas y las láminas van desapareciendo con el tiempo de molienda, permitiendo obtener un

material muy homogéneo. Se produce en el caso de la mezcla de dos materiales metálicos para obtener una aleación o intermetálico' .

b) dúctil-frágil: en este caso se produce un proceso rápido de dispersión y posterior difusión, donde las partículas frágiles, según van fracturándose van introduciéndose dentro del material dúctil.

Esta difusión se ve favorecida por el calentamiento inherente a la técnica. Al final, la homogeneización del producto puede ser parcial o total, dependiendo de la dispersión y, en su caso, de la solubilidad del elemento frágil en lamatriz del elemento dúctir .

c) frágil-frágil: en esta combinación se produce un claro predominio de la fractura. No obstante, el proceso de aleación da lugar a la formación de capas ultrafinas que pueden inducir a la formación de aleaciones.

Las partículas de polvo, sometidas a colisiones de alta energía dentro del molino, evolucionan a través de continuas soldaduras y fracturas. Sólo un adecuado equilibrio entre ambos fenómenos permite el avance del proceso de forma adecuada. Para evitar la

excesiva tendencia a la soldadura que presentan algunos materiales como el aluminio es necesaria la adición de dicho PCA. De otra fonna, desemboca en la soldadura en frío de las partículas en las paredes del molino y en las bolas, imposibilitando el proceso.

Los PCA generalmente empleados se encuentran en forma de polvo, siendo absorbidos por las superficies de las partículas, con lo que se disminuye la tensión superficial y se evita la formación de aglomerados, permitiendo el avance del proceso.

Un aspecto importante, asociado a la adición del PCA, lo constituye la contaminación derivada de su descomposición durante el proceso, en particular en

materiales de elevada pureza' ^' \ Dado que la mayoría de los PCA son compuestos orgánicos, cuya

composición es, por tanto, carbono, oxígeno e hidrógeno, la contaminación en estos elementos resulta inevitable' \ No obstante, no en todos los casos

esta contaminación actúa en detrimento de las propiedades de los materiales. Existen materiales, como

el aluminio, sus aleaciones y materiales compuestos,

donde la incorporación del PCA da como resultado

Estas partículas,

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