En las micrografías de MET mostradas en la Figura 5.2A, se encontraron ciertos dispersoides de los cuales se evaluó su concentración química vía EDS. Mediante este estudio, se encontraron señales que indicaron la presencia de Al, O, Mg, Cu y Si (Ver región marcada con un circulo en la Figura 5.2B). Para realizar un comparativo con otras regiones de la microestructura, en las Figuras 5.2C y D se muestra una zona libre de estos dispersoides, además del correspondiente análisis químico.
Un resultado importante fue que la señal de Mg fue casi imperceptible en la matriz, y se registró una mayor concentración de Cu. El análisis de EDS efectuado en el dispersoide, mostró que las cantidades de Mg y Cu fueron de 13.7 y 1.3 % en peso, mientras que en la matriz fueron de 0.05 y de 5.5 % en peso, respectivamente. Este resultado permitió comprobar que la matriz se empobreció de Mg, debido a la formación de los dispersoides ricos en dicho elemento (ver la Figura 5.2A).
En algunas referencias [8, 9], se ha reportado que la composición de la matriz en un material compuesto, es alterada a causa de la formación de segundas fases, ó cuando el refuerzo reacciona con la matriz. Por ejemplo, se ha reportado que la respuesta al envejecimiento de un compuesto basado en la aleación Al-7Si-0.3Mg, ha sido suprimida debido a la formación de la fase espinel MgAl2O4, la cual fue identificadaen la intercara
matriz-SiC [8]. Samuel et al. [9] también han reportado un empobrecimiento de Mg en una matriz de Al, debido a la formación de fases espinelas.
Además de los dispersoides mencionados, se observó la presencia de precipitados pequeños con tamaños aproximados de 10 nm de largo por 2 nm de ancho, los cuales se muestran en la Figura 5.3. En el inciso A de dicha figura, se presenta a bajos aumentos, una región de la matriz que fue orientada cristalográficamente para poder observar dichos precipitados, la misma región se presenta a magnificaciones mayores en el inciso B. La orientación cristalográfica adquirida en la matriz, fue determinada mediante la indexación del PDAS presentado en la Figura 5.3C. A traves de esto, se estableció que el eje de zona del PDAS fue paralelo a [100].
Es importante agregar que en los sistemas Al-Cu y Al-Cu-Mg, las primeras fases metaestables que se forman durante el envejecimiento, crecen de manera coherente a lo largo de la familia de direcciones <100> de la matriz [10].
Por lo tanto, para identificar si los precipitados observados preceden a la formación de la fase estable S (en el sistema Al-Cu-Mg), ó a la fase θ (en el sistema Al-Cu), se llevó a cabo un análisis químico vía EDS en uno de estos precipitados, además se adquirieron micrografías mediante la técnica de contraste Z (HAADF).
Figura 5.2. Muestra R2G10, A) Micrografía de MET en la que se observa la morfología de los dispersoides. El círculo señala la zona del análisis de EDS presentada en el inciso B). C) Micrografía de MET que muestra un área libre de dispersoides. El círculo señala el área del análisis vía EDS del inciso D).
B)
D)
C)
Figura 5.3. Muestra R2G10. A) Micrografía de MET que exhibe el cristal orientado en el eje de zona [100] de la matriz. B) Imagen a magnificaciones mayores de las zonas GP, C) PDAS de la orientación cristalina de la matriz, en el cual se observan los streaks
característicos que causan las zonas GP [11].
Durante el análisis de EDS, se intentó reducir al máximo el volumen de interacción mediante el uso un haz aproximado a 10 nm, de tal manera que se pudiera encontrar la concentración, al menos de un modo cualitativo, del Cu y/o Mg en los precipitados. Los resultados obtenidos se presentan en la Figuras 5.4A y B, respectivamente.
C)
B)
A)
Figura 5.4. Muestra R2G10. A) Micrografía de MET obtenida mediante la técnica de contraste Z que presenta las zonas GP de contraste claro debido a un mayor contenido de Cu. B) Resultados de un barrido de línea vía EDS efectuado en la zona GP indicada en el inciso A).
En las micrografías obtenidas por contraste Z, se observa que los precipitados producen un contraste más claro comparado con la matriz. Lo anterior permite establecer que los precipitados para ese tiempo (140 °C por 20 h), tienen una concentración mayor de un elemento de número atómico más alto que la matriz, el cual se presupone es el Cu. -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 In te n si d a d (u .a .) Distancia (micrones) MgK CuK
B)
A)
Para corroborar lo anterior, se realizaron barridos de línea vía EDS a través de varios de estos precipitados; el resultado de una de estas pruebas se puede ver en la Figura 5.4B.
Mediante estos análisis, se encontró que existía una concentración alta de Cu y una muy baja de Mg. De acuerdo con lo anterior, se puede establecer que los precipitados evaluados a 20 h correspondieron a zonas GP, y no a zonas GPB, ya que se ha reportado que las Zonas GPB tienen una concentración mayor de Mg [6, 7]. Por lo tanto, se puede establecer que las fases metaestables formadas durante la precipitación en los compuestos, difiere de las que aparecen normalmente en el sistema Al-Cu-Mg (zonas GPB), y por el contrario, es más parecida a la exhibida por las aleaciones monolíticas de Al-Cu (zonas GP). Este resultado, fue de gran utilidad para decidir la estructura y estequiometria del precipitado que se incorporó al modelo atómico, en el cual se simuló la deformación causada en la matriz por dicha fase.