Comportamiento mecánico de la aleación AZ31 reforzada con nanofibras de carbono

Abstract

ResumenEn este trabajo se ha estudiado el efecto de la adición de nanofibras de carbono en las propiedades mecánicas de la aleación AZ31 procesada por una ruta pulvimetalúrgica convencional. Se prepararon tres materiales, AZ31, AZ31-1 % C y AZ31-2 % C. Tras una mezcla mecánica de las nanofibras con los polvos de AZ31, se precompactaron en frío y se extruyeron a 350°C. Los tres presentan una microestructura recristalizada con un tamaño de grano similar, fino aunque algo heterogéneo. Los tres materiales presentan una débil textura de fibra con el plano basal paralelo a la dirección de extrusión. Las propiedades mecánicas a tracción únicamente se ven afectadas por la presencia de nanofibras a 100°C superando los materiales reforzados en un 30 % a los valores de límite elástico y resistencia de la aleación sin reforzar. Palabras claveMagnesio; Nanofibras de carbono; Materiales compuestos; Propiedades mecánicas. Mechanical behavior of AZ31 alloy reinforced with carbon nanofibers AbstractThe aim of this study is to investigate the effect of reinforcing AZ31 with carbon nanofibres. The materials AZ31, AZ31-1 % C y AZ31-2 % C were produced by a conventional powder metallurgy route consisting of mechanical mixing of nanofibres and powders of AZ31, cool compactation and extrusion at 350°C. After extrusion the three materials exhibited a recrystallized microstructure of similar grain size, fine and rather inhomogeneous. Furthermore, they presented a weak fibre texture with basal plane parallel to the extrusion direction. The tensile properties were affected by the nanofibres presence only at 100°C. At this temperature, yield strength and tensile strength were 30 % higher than in the unreinforced alloy. KeywordsMagnesium; Carbon nanofibres; Composite materials; Mechanical properties. INTRODUCCIÓNEs evidente el interés existente, en la última década, por desarrollar aleaciones ligeras de alta resistencia para mejorar la eficiencia energética en la industria del automóvil y del transporte aéreo, a través de la reducción del peso. Por ello, el diseño de aleaciones de magnesio es una línea de investigación muy actual. Los temas de investigación a los que se les está dedicando más atención están relacionados con la solución a alguno de sus problemas, como son su baja resistencia mecánica a temperaturas intermedias, su resistencia a la fluencia y el comportamiento a la corrosión lo que permitiría su uso más extenso en el sector del transporte.Se están utilizando diferentes estrategias para mejorar las propiedades mecánicas, tales como el control de la composición, diseñando nuevas aleaciones, el control de la microestructura, mediante procesados termomecánicos o, sencillamente, la introducción de un refuerzo que eleve el módulo elástico del material y la resistencia mecánica del material compuesto.El empleo del carbono, bien como nanotubo o nanofibra, lo convierte en un buen candidato para reforzar aleaciones ligeras, debido a su elevada resistencia y módulo de Young. Además, su elevada superficie específica permite suponer una a...