El Aborto

Los Materiales Compuestos de Matriz Metálica (CMM) son materiales constituidos por una aleación metálica a la que se incorpora unos o varios refuerzos cerámicos con el fin de mejorar las propiedades mecánicas para una determinada aplicación industrial. De esta manera se obtienen materiales con propiedades que combinan la ductilidad de la matriz metálica y la elevada resistencia mecánica y de desgaste de los materiales cerámicos, lo que permite alcanzar una excelente mejora de prestaciones en servicio para una gran cantidad de componentes industriales.

La fabricación de CMM puede realizarse por varias vías principales (fase líquida o fase sólida) y con diferentes refuerzos, entre los que destaca por su interés la fibra de carbono. No obstante, la viabilidad de su uso a escala industrial no solo depende de las propiedades alcanzadas en el material, sino que principalmente está limitada a que el coste sea realmente competitivo con los materiales que pretender sustituir. Por ello, la elección tanto del proceso de fabricación como del refuerzo a utilizar en los CMM serán primordiales en la obtención de un material competitivo tanto en propiedades como en costes.

Debido a lo anteriormente expuesto, y dado que el presente trabajo busca como finalidad una mayor aplicación real de los CMM en componentes industriales, la presente tesis se ha centrado en el desarrollo y fabricación de CMM de base aluminio mediante técnicas fácilmente trasladables a la realidad industrial, es decir, por vía líquida. Esto comprende tanto la adición de la fibra a la matriz líquida o semi-sólida mientras ésta se agita mecánicamente como el proceso de infiltración de preformas, también llamado “squeeze casting. Como refuerzo se ha escogido la fibra corta de carbono debido tanto a su interés tecnológico (elevadas propiedades mecánicas) como a la reducción de costes que actualmente se está produciendo gracias al desarrollo de nuevos métodos de fabricación de bajo precio (a partir de gases), lo que les hace realmente competitivos con otros refuerzos convencionales (partículas de Sic o Al2O3).

Sin embargo, la utilización de fibras cortas de carbono como refuerzo de aleaciones de aluminio presenta una serie de dificultades añadidas, como es la ausencia de mojabilidad y la gran reactividad con el aluminio en fase líquida, dando lugar a RESUMEN composites de bajas propiedades mecánicas. A ello se han de añadir las dificultades existentes durante la adición de la fibra a la matriz en estado líquido debido a los problemas anteriormente mencionados y a la dificultad de manejo de un refuerzo con gran tendencia a su enmarañamiento.

La presente tesis ha conseguido no solo diseñar y poner a punto los procesos de fabricación de composites de aluminio reforzados con fibra corta de grafito, sino también ha conseguido superar en buena medida todos los problemas anteriormente mencionados. Para ello se ha hecho especial hincapié en el desarrollo tanto de sistemas de adición de fibra, como de fabricación de preformas para posteriormente ser infiltradas, y el desarrollo de un sistema de protección de la fibra contra la formación de productos de reacción indeseables en el proceso de fabricación, como es el revestimiento de la fibra con cobre mediante un proceso de deposición química.

Los principales parámetros de fabricación de ambos procesos fueron estudiados y optimizados para el caso de la presente investigación, de manera que se fabricaron piezas de composite que posteriormente se caracterizaron tanto metalográfica como mecánicamente y a desgaste. Especial hincapié se hizo en el estudio de la intercara mediante técnicas de microscopía electrónica (SEM y TEM) y óptica. Asimismo, los composites se caracterizaron a tracción en temperatura ambiente y alta temperatura. Por último, se realizaron ensayos de desgaste con el fin de conocer su potencialidad como material de uso en diferentes componentes que pudieran ser de interés en el campo de la automoción y que estuvieran sometidos a desgaste.

El potencial campo de utilización de los composites desarrollados no está restringido a un único mercado, aunque la mayor potencialidad de uso está en el campo de la automoción, donde el aligeramiento de peso de los vehículos, junto con la mejora de prestaciones de ciertos componentes sometidos a desgaste o que trabajan a altas temperaturas, ha sido, es y será de especial interés para los constructores automovilísticos en los próximos años.

CONCLUSIONES GENERALES

1) En la presente investigación se ha diseñado, fabricado y puesto a punto dos sistemas diferentes de fabricación de materiales compuestos de matriz aluminio según variantes de los procesos que técnicamente se conocen como mezcla en estado líquido ó semi-sólido (también designadas por sus diferentes variaciones “stir-casting”, “compocasting” y “rheocasting”) y forja líquida (más ampliamente conocida como “squeeze casting” o infiltración por presión de preformas).

2) Se ha optimizado la fabricación de materiales compuestos de matriz de aleación de aluminio AS7G06 (Al-7Si-0.6Mg) reforzados con 5%v de fibra corta de carbono a través de procesos por mezcla en

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