Caracterización microestructural de recubrimientos aluminio-alúmina producidos por cold spray

Abstract

Cold spray es un proceso de deposición en frío que inició como una tecnología de recubrimientos, utilizada para reparar piezas o mejorar sus propiedades, añadiendo micropartículas metálicas a altas velocidades sobre un sustrato. Con los constantes desarrollos, se ha ido utilizando como proceso de manufactura aditiva. A pesar de ser de alto costo, es favorable su uso para trabajar con metales sensibles a la oxidación y mitigar problemas asociados al aumento de temperatura, con respecto a otros procesos. El siguiente informe corresponde a un trabajo de investigación que busca caracterizar la microestructura de recubrimientos cermet de aluminio-alúmina producidos mediante cold spray. El objetivo es poder estudiar y observar, mediante microscopia SEM, TEM y STEM, cómo afecta el contenido y la morfología de alúmina (fase cerámica), en una mezcla de polvos con partículas de aluminio (fase metálica) depositadas en un recubrimiento. A partir de las imágenes de SEM, se obtuvieron 3 indicadores para las partículas de Al que son diámetro promedio, deformación promedio y relación de aspecto promedio. Con las imágenes de TEM y STEM, se obtuvieron 2 indicadores para los granos de la microestructura del Al, que son diámetro promedio y relación de aspecto promedio. Del trabajo de investigación se concluyó que para las partículas de Al2O3 esférica, la porosidad disminuye a medida que aumenta el contenido de Al2O3 y que para Al2O3 angular, la porosidad aumenta a medida que aumenta el contenido de Al2O3, sin contar la composición de 0 wt.% de alúmina. Con respecto a la deformación, a medida que aumenta el contenido de Al2O3 en la mezcla, aumenta la deformación de las partículas. De la misma manera, las partículas esféricas de alúmina inducen mayor deformación que las angulares. Con respecto a los granos de la microestructura, en todas las muestras de las mediciones se concluyó que el tamaño de grano no difiere significativamente entre las diferentes mezclas, por lo que no se tiene que el contenido y morfología de alúmina afecta en la recristalización completa del recubrimiento. Sin embargo, se logró observar que en puntos locales, sí hay indicios de recristalización, al haber tamaños de grano de tamaño menor y equiaxiales.