Mmcs de aluminio nanoestructurado obtenidos mediante molienda en flujo de amoniaco gaseoso
- Autores: Eduardo Sánchez Caballero
- Directores de la Tesis: Juan Manuel Montes Martos (dir. tes.), Jesús Cintas Físico (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Número de páginas: 229
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jose Zapatero Arenaza (presid.), Sergio Muñoz Moreno (secret.), Francisco Paula Gómez Cuevas (voc.), Jose M. Gallardo Fuentes (voc.), María Belén Moreno Morales (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
Es un hecho que la nanotecnología y, en general, los procesos relacionados con nanoestructuras, puede aportar soluciones novedosas en muy diversas aplicaciones de la actividad humana. De ahí el interés de la investigación y el desarrollo en este campo. Sin embargo, la obtención de materiales nanoestructurados es relativamente sencilla si se hace en cantidades pequeñas, pero es mucho menor el número de procesos que permiten obtener estos materiales en cantidades apropiadas a un consumo industrial masivo.
La finalidad principal de este estudio es la producción de piezas metálicas nanoestructuradas de base aluminio reforzadas por dispersión de nitruros de aluminio formados in situ. Esto se realizará mediante un procesado primario de molienda de alta energía para la obtención de polvos nanocompuestos de matriz aluminio, seguido de un procesado de consolidación pulvimetalúrgico (PM). La preparación del polvo nanocompuesto de base aluminio se hará por mecanosíntesis, moliendo polvo de Al comercial en una corriente de amoniaco gaseoso, mientras que la consolidación de los mismos se realizará mediante el proceso PM convencional de prensado uniaxial en frío seguido de sinterización. Se pretende que la presencia de fases cerámicas, como el nitruro de aluminio contengan, tras el sinterizado, el carácter nanoestructurado alcanzado por los polvos durante su molienda. Por tanto, la formación de nitruro de aluminio tiene una doble finalidad; por un lado contener el carácter nanoestructurado de la matriz de Al y, por otro, reforzarla para mejorar sus propiedades mecánicas.
Con objeto de evaluar la capacidad de incorporar N mediante la molienda en un flujo de NH3, así como determinar las variables adecuadas para el procesado primario, se han realizado moliendas a velocidades del rotor de 300 y 500 rpm y duración entre 1 y 5 horas. Los resultados obtenidos en los materiales sinterizados muestran una gran eficiencia del proceso para formar in-situ cantidades importantes de nitruro de aluminio (AlN). En este sentido, se ha tratado de controlar la cantidad de refuerzo formado para así poder adecuar la respuesta mecánica de los compactos fabricados. Para ello, se ha evaluado el efecto que tiene el uso de una atmósfera combinada de vacío y flujo de amoniaco sobre las características de los materiales VI obtenidos, prestando además atención a la influencia que tiene el orden de empleo de estas atmósferas en la cantidad de nitruros sintetizados. Con toda la información adquirida a raíz de dichas experiencias, y con el objeto de limitar el uso de amoniaco, se desarrollaron moliendas en vació en las cuales se intercaló un flujo de dicho gas, pero tan sólo durante un breve periodo de tiempo, comprendido entre 3 y 20 minutos. Los compactos del polvo así obtenido presentan un excelente nivel de densificación y un buen comportamiento mecánico.
Por último, y aprovechando la gran efectividad del proceso para descomponer, a temperatura ambiente, el NH3 gaseoso e introducir N en la red de Al, se han realizado experiencias destinadas a la nitruración completa del polvo de aluminio. Así se ha conseguido sintetizar AlN mediante nitruración directa por reacción del aluminio con el nitrógeno procedente de la atmósfera de amoniaco empleada.
