Comparación con muestras procesadas por HPT

HPT es un procesado más severo que ECAP mediante el que se alcanzan afinos de grano y generación de HABs más pronunciados [14]. Además, las altas presiones hidrostáticas desarrolladas en la muestra durante el procesado HPT producen un aumento en la ductilidad del material que puede someterse a grandes deformaciones a temperaturas menores que las utilizadas en otros procesados. El inconveniente de HPT es la escasa cantidad de material que es posible procesar en comparación con ECAP y otros procesados por deformación plástica severa, hecho que, por el momento, limita su utilización únicamente a escala de laboratorio. En la presente investigación, la comparación de los resultados obtenidos mediante ECAP con muestras con un procesado más severo mediante HPT se estimó muy interesante. La intención era conocer si mediante ECAP se había alcanzado una saturación de las propiedades, o si, por el contrario, aún es posible llegar más lejos con la aleación Al 7075.

Con respecto al afino de grano, la muestra procesada por HPT resulta en menores tamaños de (sub)grano que las procesadas por ECAP, llegando a tamaños de grano del orden de 100 nm (Fig. 4.10) con una morfología más equiaxial. Además, el patrón de difracción obtenido por selección de área indica una desorientación mayor que en las muestras procesadas por ECAP. Estas observaciones, sugieren que no se alcanzó una saturación del afino microestructural mediante ECAP ya que la aplicación de una deformación y severidad mayores, llevaría a una microestructura más fina y desorientada. Se ha obtenido a una dureza superior HV=220 (Tabla 4.4), atribuido principalmente al mayor afino de grano.

Mediante el uso del ensayo SPT se ha podido comparar la respuesta mecánica de las muestras procesadas mediante ECAP con las de HPT. En primer lugar se evaluó la representatividad de las medidas realizadas mediante SPT comparando los resultados con los obtenidos en tracción. Se ha comprobado que la técnica SPT reproduce la fenomenología observada en tracción. A continuación se comentan algunas observaciones:

- En primer lugar, en las curvas F-d de los ensayos a 250ºC y 300ºC de las muestras procesadas por ECAP (Figs. 4.27-28) se observa un incremento de la deformación, en términos de df en las muestras procesadas con respecto a

que el alargamiento en tracción en función de la deformación acumulada y severidad del procesado.

- Se observa que la fuerza en los ensayos SPT desciende en las muestras procesadas y, al igual que en los ensayos de tracción, desciende más cuanto mayor es la deformación acumulada y severidad del procesado.

- De acuerdo con la ecn. A1.7 (apéndice 1) las velocidades de deformación de los ensayos SPT cuando de=1,4 mm son ~2·10-2 s-1 y ~2·10-3 s-1. Se han

calculado los valores de nap entre 250 y 400ºC con dichas velocidades de

deformación de algunas muestras procesadas por ECAP. Los valores obtenidos se han comparado con los valores de nap correspondientes a las

velocidades de 3·10-2 y 3·10-3 s-1 obtenidos mediante los ensayos de tracción de cambios en la velocidad de deformación de las mismas muestras. En la Fig. 4.46 se han representado los valores de nap hallados mediante ambas

técnicas de ensayo. Salvo por la aleación de partida, que no coinciden exactamente, los valores de nap obtenidos a partir de los datos SPT son

similares a los calculados a partir de los datos de tracción.

En comparación con las muestras procesadas por ECAP, las muestras HPT muestran cargas de ensayo menores, Fe; alargamientos a rotura mayores, df, y un

valor nap =2,5, menor que el de la muestra procesada a 8p mediante ECAP. El

Fig. 4.46. Comparación de los valores de nap calculados a partir de los datos SPT con los

resultado implica que la muestra procesada por HPT tiene un mejor comportamiento superplástico que las muestras de ECAP. Durante el procesado HPT se ha desarrollado un tamaño de grano más fino y equiaxial y una desorientación mayor. Esta microestructura es más idónea para un mecanismo de DFG y es por ello que el exponente de la tensión se aproxima más al valor n=2. Además, se muestra más dúctil que las muestras procesadas por ECAP.

El resultado conseguido mediante HPT confirma que es posible desarrollar microestructuras que sean superplásticas a temperaturas bastante menores y velocidades de deformación superiores a las utilizadas convencionalmente en procesos de conformado superplástico en Al 7075, y que el límite no se ha alcanzado por ECAP. El sistema ECAP utilizado en la presente investigación es un equipo pequeño y limitado por la capacidad de la máquina de tracción. La mejora en el diseño, de los materiales empleados o la aplicación de otros conceptos como el de una presión de retroceso (“backpress”) en el canal de salida, aumentando la presión hidrostática [133], llevarían a procesados más severos que los realizados en la presente investigación y la obtención de mejores propiedades mecánicas.

Capítulo 4

Aleación Al 7%Si

5 Aleación Al-7%Si

5.1 Procesado

Las muestras de Al-7%Si se procesaron por ECAP así como por HPT. En este apartado se describen las diferentes condiciones de procesado en ambos procesos.

5.1.1 Procesado por ECAP

Se han procesado mediante ECAP muestras de la aleación Al-7%Si en estado de colada. Se han realizado 1, 2, 4 y 8 pasadas mediante las cuatro rutas de procesado descritas en el ap. 2.2.2.3, A, BA, BC y C. El procesado se realizó a Ta a

una velocidad de desplazamiento de 1 cm/min. Con el fin de poder referenciar cada condición de procesado con la mayor claridad posible a lo largo del capítulo, se ha utilizado una nomenclatura sencilla dada en la Tabla 5.1. Por ejemplo, para referenciar una muestra que ha sido sujeta a 8 pasadas por ruta A, se la ha denominado muestra 8pA.

Como se verá más adelante, tras la solidificación de la aleación de partida, queda una pequeña fracción de Si en solución sólida en las dendritas de Al primario que afecta al afino de grano producido durante el procesado por ECAP y HPT. Para estudiar este efecto se realizó el siguiente experimento. Dos muestras mecanizadas para ECAP de la aleación de colada, se sometieron a un tratamiento térmico para poner en solución sólida el Si a 540ºC durante 20 h. Inmediatamente después, una de las muestras se templó en agua (muestra Q), y la otra se dejó

Tabla 5.1. Nomenclatura de las muestras procesadas de Al-7%Si en estado de colada

ruta \ nº de pasadas 1 2 4 8

A 2pA 4pA 8pA

BA 2pBA 4pBA 8pBA

BC 2pBC 4pBC 8pBC

C

1p

enfriar lentamente en el interior del horno (muestra S). La curva de enfriamiento de la muestra S se muestra en la Fig. 5.1. Posteriormente, ambas muestras Q y S se procesaron por ECAP hasta 4 pasadas mediante ruta BC. Estas dos muestras se

compararán más adelante con la muestra del material de colada procesada hasta 4 pasadas por ruta BC.

5.1.2 Procesado por HPT

Se extrajeron muestras cilíndricas de 10 mm de diámetro y 1 mm de altura de material en estado de colada y se sometieron a 5 revoluciones por HPT a Ta a

una presión de 6 GPa. La forma final de las muestras procesadas eran discos de unos 11 mm de diámetro y una altura de 0,7 mm.

5.2 Resultados

5.2.1 Microscopía óptica