ME42B Metalurgia Mecánica “Espumas Metálicas de Superaleaciones” Profesor: Rodrigo Palma Alumnos: Cristóbal Jofré Roberto Estay Semestre Otoño 2006

¿Qué es una Espuma Metálica? Actualmente este término se le atribuye a todo material metálico que tenga cavidades. Es por ello que es mejor definir ciertos conceptos: Metal celular: el espacio es dividido en distintas células. Los límites de estas células son hechas de metal sólido, el interior es hueco. Idealmente cada célula está separada por metal sólido, pero esto no siempre ocurre. Metal poroso: el metal contiene múltiples poros. Espuma metálica: caso especial de material poroso. Una espuma metálica sólida se origina a partir de un líquido espumoso con burbujas de gas esparcidas finamente. Esponja metálica: el espacio es llenado por una red metálica sólida junto con una red de espacios interconectados.

1 2 3 4 5 1: Espuma de Al. 2: Material celular a base de Fe. 3: Polvos de bronce sinterizados, que actualmente forman una esponja metálica. 4: Esponja de Al. 5: Esponja de Ni.

¿Aplicaciones de una espuma metálica? Actualmente el desarrollo de estos materiales van hacia la industria aeronáutica, automotriz y electrónica. Todo esto gracias a su baja densidad, alta razón de área superficial a volumen y a sus propiedades térmicas, mecánicas, eléctricas y acústicas. Esto hace posible que sean utilizadas en: Materiales livianos para la construcción. Absorber energía, especialmente de impacto. Control térmico y acústico. (intercambiadores de calor, torres de enfriamiento, reducción de ruido) Además son usados como filtros en fundiciones al igual que las espumas cerámicas

Síntesis, estructura y propiedades mecánicas de espumas de superaleaciones de Ni-Al y Ni-Cr-Al. Heeman Choe, David C. Dunand. Hecho el 2003, publicado 2004. Motivaciones. Problemas de las espumas cerámicas. Ventajas de las superaleaciones de Ni. Apertura de espumas de superaleaciones a base de Ni en aplicaciones estructurales a temperaturas altas como 1050ºC.

Procedimiento Experimental. Fabricación. Dos tipos de espumas basadas en Ni. Cementación de Al. Cementación de Cr. Tratamiento térmico.

Procedimiento Experimental. Ensayos Mecánicos. Microdureza (Vickers). Comportamiento a la compresión a temperatura ambiente. Comportamiento al Creep (680ºC a 825ºC), bajo compresión constante. Metalografía. Muestras en Epoxy. Uso de SEM (scannig electron microscopy).

Resultados. Fabricación. Tiempos de cementación. Macro y microestructura. Estructura. Forma macroscopica. Micrografías.

Resultados. Macro y microestructura. Fases típicas.

Resultados. Propiedades Mecánicas a temperatura ambiente. Microdureza. Curvas de esfuerzo - deformación a la compresión.

Resultados. Propiedades del Creep. Curva deformación - tiempo. Determinación de n (exponente de creep).

Discusión. Fabricación. Mecanismo de difusión. Diagramas de fases. Microestructura. Tamaño de grano. Precipitados.

Discusión. Propiedades Mecánicas a temperatura ambiente. Dureza Comportamiento esfuerzo – deformación.

Discusión. Propiedades del Creep. Diferencias entre espumas. Resistencia al Creep.

Discusión. Modelos analíticos del Creep. Aproximaciones. Diferencias encontradas.

Conclusiones. Adaptación de un proceso para la producción de espumas intermetalicas. A temperatura ambiente presentan mayor resistencia de fluencia a la compresión que las espumas de Ni puro, debido a la mayor densidad y a la alta resistencia de las aleaciones. La adición de Cr aumenta la resistencia al Creep. La espuma de Ni-Al-Cr responde muy bien a la modelación analítica.

FIN