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In es iga ion o i anium composi es p oduced ia Plasma T ans e ed ARC: in luence o he p ocessing
pa ame e s on he composi es’ mic os uc u es
INVESTIGATION OF TITANIUM COMPOSITES
PRODUCED VIA PLASMA TRANSFERRED ARC:
INFLUENCE OF THE PROCESSING PARAMETERS ON
THE COMPOSITES’ MICROSTRUCTURES
En ique A iza Gal án2, Isabel Mon ealeg e-Meléndez1, C is ina A é alo1,*, E a M.
Pé ez-So iano1
1 Depa amen o de Ingenie ía y Ciencia de los Ma e iales y del T anspo e. Escuela
Poli écnica Supe io , Uni e sidad de Se illa, Se illa.
2 RHP- echnology GmbH, A-2444, Seibe sdo (Aus ia).
E-mail de co espondencia: ca e [email p o ec ed]
Resumen
Los ma e iales compues os de base i anio son ma e iales muy alo ados po sus
excelen es p opiedades especí icas. El in e és po desa olla es os ma e iales
median e écnicas adi i as, en pa icula con el mé odo conocido como Plasma
T ans e ed A c, es el pun o de pa ida de es a in es igación. Po ello, se es udia on
especímenes con idén icas concen aciones de pa ida de pa ículas de B4C
(30% ol.), p oducidos bajo di e en es pa áme os de ab icación. Los esul ados
e i ica on la g an in luencia de los pa áme os, in ensidad de co ien e (A) y
elocidad de ab icación, en las p opiedades inales de especímenes monocapa.
Análisis mic oes uc u ales cen ados en la zona de con ac o de los especímenes
con el sus a o de deposición mos a on que, a mayo in ensidad de co ien e de
ab icación, el sus a o se io más a ec ado po la in ensidad de es e pa áme o,
incluso a un ele ado alo de elocidad de ab icación.
1. In oducción
Los ma e iales compues os de base i anio, son excelen es candida os pa a
aplicaciones en el sec o ae oespacial; en dicho campo se equie en ma e iales con
buenas p opiedades especí icas y a la co osión, es po ello po lo que in es igaciones
en o no a es os ma e iales son cada ez más nume osas. Po o o lado, écnicas de
ab icación adi i a es án eme giendo con el obje i o de sa is ace diseños complejos
de piezas donde los cos es de ma e ial- ab icación son ele an es. La conjunción del
desa ollo de écnicas adi i as pa a la ab icación en el sec o ae oespacial de piezas
de i anio e o zado enma ca la in es igación ealizada en es e abajo. Piezas de
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La in es igación de hoy, el u u o de mañana
i anio g ado 5 (Ti6Al4V) e o zadas con un 30 % en peso de B4C, se han p oducido
median e la écnica adi i a conocida como Plasma T ans e ed A c. Debida a la
complejidad del ma e ial y a la écnica de ab icación empleada, sólo se han p oducido
piezas monocapa. La no edad que p esen a es e es udio se basa en los di e en es
pa áme os empleados pa a la consolidación de dichas piezas. Conside ando los
pa áme os más ele an es, a iaciones de los mismos conlle an esul ados di e sos;
e aluando la in luencia de dichos pa áme os sob e la mic oes uc u a y du eza de
los especímenes p oducidos, los esul ados mues an el enómeno de c ecimien o
de g ano, no sólo en el espécimen ab icado, sino ambién en el sus a o donde se
ealiza la deposición de la capa.
2. Ma e iales y mé odos
Como ma e iales de pa ida se selecciona on pol o de i anio G ado 5, empleado po
los au o es en abajos an e io es (A iza-Gal án e al., 2019), y pa ículas ce ámicas
de B4C. La composición del 30 % en peso y las ca ac e ís icas de es as pa ículas se
ija on conside ando esul ados ob enidos en in es igaciones p e ias (A iza-Gal án
e al., 2017). La écnica adi i a empleada pa a la ab icación de los especímenes ue
Plasma T ans e ed A c.
Figu a 4. Equipo empleado en la ab icación adi i a: Plasma T ans e ed A c.
Fuen e: elabo ación p opia.
En la Figu a 1 se puede obse a el equipo empleado pa a la consolidación y las
pa es de las que se compone; la an o cha, donde se p oduce el plasma, así como el
disposi i o alimen ado , po donde se suminis a el pol o soplado. El desplazamien o
del b azo mó il pe mi e la cons ucción de las piezas. La mesa de abajo de aluminio
cons a de sujeciones pa a los sus a os, sob e los cuales se ab ican los dis in os
especímenes. Los pa áme os de p ocesado ue on a iándose con obje o de
e alua su in luencia a ni el mic oes uc u al y sob e las p opiedades inales de los
especímenes. En la Tabla 1 se p esen an los alo es bajo los cuales se ab ica on
las di e en es mues as; en odas ellas se pa ió de la misma mezcla de pol o y
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pa ame e s on he composi es’ mic os uc u es
condiciones ambien ales. Además, la ab icación de odos los especímenes se ealizó
median e la deposición de una única capa de ma e ial sob e un sus a o come cial de
i anio g ado 5 (Ti6Al4V). Una ez ab icadas las mues as és as ue on ca ac e izadas
y, pa a ello, se co a on ans e salmen e. Se analizó la mic oes uc u a median e
la écnica de mic oscopía óp ica y además se midió la du eza Vicke s en dis in os
pun os de la sección es udiada.
Tabla 4. Pa áme os de p ocesado de los especímenes de TMCs ía PTA.
In ensidad de co ien e
[A]
Velocidad
[mm/min]
Al u a an o cha-sus a o
[mm]
S58 150 100 10
S59 150 75 10
S60 180 75 10
S61 210 100 10
S62 210 200 10
Fuen e: elabo ación p opia.
3. Resul ados y discusión
Los esul ados ob enidos del es udio mic oes uc u al e ela on la impo ancia de
los pa áme os de ab icación, al y como se había p e is o. En la Figu a 2 se pueden
compa a los e ec os de la elocidad de a ance de ab icación (mm/min) du an e
la deposición. Los sus a os menos a ec os son aquellos donde es e pa áme o
es mayo . La concen ación de calo hace que el g ano c ezca y que se eng ose el
amaño de g ano; es o ocu e en las mues as S58 y S59, donde la elocidad de
a ance p esen a el meno alo .
Figu a 2. TMCs p oducidos bajo dis in os alo es de elocidad de a ance (mm/min).
Fuen e: elabo ación p opia.
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Figu a 3. Mic oes uc u a de TMCs p ocesados con di e en e in ensidad de co ien e.
Fuen e: elabo ación p opia.
En el caso de la in ensidad de co ien e (A) del a co ans e ido, las di e encias se
ap ecian en los p ecipi ados de TiB y TiC que apa ecen. El amaño del B4C esul an e
es meno y el amaño de los p oduc os mayo en la zona in e io de la soldadu a, ya
que el calo no llega en igual medida ( e Figu a 3).
4. Conclusiones
Como conclusiones de la in es igación ealizada, se pueden alo a : i) A mayo
elocidad de a ance, se iene una meno exposición al calo , aumen a el amaño de
g ano y, po an o, disminuye la du eza. Po o o lado, al disminui la elocidad, la
zona a ec ada é micamen e es mayo y disminuye la can idad de gas ocluido en el
co dón, al esidi du an e más iempo el calo ansmi ido; en cuan o al B4C y a los
p oduc os de la eacción, se puede conclui que al disminui la elocidad de a ance,
mayo can idad de B4C eacciona con la ma iz de i anio, c eando mayo núme o
de p oduc os de eacción y de mayo amaño, con sus o mas ca ac e ís icas; ii) La
in ensidad de co ien e del a co ans e ido es el pa áme o con más in luencia. Al
aumen a , el calo gene ado es mayo , a ec ando a las p opiedades de la p obe a. La
al u a del co dón de soldadu a es meno y la anchu a es mayo , como consecuencia
de una mejo soldadu a. El amaño de g ano aumen a g acias a la adición de calo ,
p o ocando que la du eza sea meno . La po osidad es é ica disminuye cuando
aumen a, ya que el iempo de en iamien o aumen a pe mi iendo sali al gas ocluido;
en cuan o al B4C y a los p oduc os de eacción, se obse a una mayo can idad de B4C
ans o mado a mayo in ensidad, así como más TiB y TiC de mayo amaño, con sus
o mas ca ac e ís icas de aguja o placa y dend i as espec i amen e.
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Re e encias bibliog á icas
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