Obtención de espumas de aleaciones de aluminio utilizando carbonato cálcico como agente espumante

Resumen

Las espumas metálicas presentan del 80 al 90 % de su estructura constituida por poros conectados "celdas abiertas", o, por el contrario, pueden estar aislados "celdas cerradas", en las que el gas se encuentra atrapado dentro del mismo metal. Entre estas espumas de poro cerrado, se han desarrollado las de aluminio, las cuales presentan altos valores de absorción de energía a impacto con un bajo ratio de masa siendo idóneas para un amplio rango de aplicaciones en la industria del automóvil, en la ingeniería mecánica o en las tecnologías de proceso. %&/El presente trabajo aborda la fabricación de espumas de poro cerrado de dos aleaciones de aluminio: Al12Si y Al-1Mg-0,68Si-0,27Cu (Al1MgSiCu), además del aluminio, por la técnica de "gasificación por descomposición de partículas de gas en una masa sólida", empleando un agente espumante alternativo al TiH2, como es el carbonato cálcico natural, de menor coste y que se plantea como una mejora de la competitividad de la vía pulvimetalúrgica frente a la vía de fusión para la obtención de espumas conocidas como "espumas de carbonatos". El proceso comienza al combinar partículas del agente espumante (106-150 m, 10 %) con la aleación de aluminio en polvo (75 m, 90 %). La mezcla obtenida es compactada isostáticamente (69 MPa) en frío obteniendo preformas que se extrusionan en caliente en forma de barras. El material obtenido se define como "precursor de la espuma" ya que mediante un calentamiento del mismo se alcanza esta. Los precursores obtenidos presentan una adecuada uniformidad en la distribución de las partículas cerámicas en la matriz de Al, Al1MgSiCu y Al12Si, que conducen a pequeñas variaciones de la densidad, dureza, conductividad o microestructura a lo largo de la barra del precursor. El Tratamiento de espumación se realiza en molde cerrado sobre probetas de precursor de 6 cm (6 ¿10-2 m) de largo. Este tratamiento consiste en calentar el conjunto molde-precursor hasta los 750 ºC (1023 K) en horno precalentado. En función del tiempo de calentamiento, la aleación y el tipo de agente espumante (Mármol, carbonato sintético o TiH2) se alcanza una determinada estructura de la espuma como consecuencia de la descomposición del agente espumante presente en el precursor. Además de estas variables, se ha observado la influencia negativa que ha tenido sobre las propiedades de la espuma de Al1MgSiCu, que el precursor se haya extruido a 545 ºC (818 K), en lugar de los 520 ºC (793 K). %&/Mediante electroerosión se han mecanizado las probetas rectangulares para determinar las propiedades mecánicas de compresión. El comportamiento dúctil de las espumas se corresponde con un mecanismo de deformación de las paredes de las celdas y rotura de las partículas de mármol no descompuestas. Ello conduce a que se obtengan elevados módulos de rigidez pero bajas resistencias a compresión. En todos los casos las propiedades mecánicas dependen de la densidad de la espuma alcanzada, y se encuentran próximas a las espumas comerciales obtenidas a partir de TiH2 como agente espumante.