Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
ESTUDIO DE LOS MECANISMOS DE REACCIÓN Y LAS TRANSFORMACIONES DE
FASES EN UNA ALEACIÓN DE ALUMINIO AA-6061.
(Study of the reaction mechanisms and the transformations of phases in an AA-6061 alloy)
J. L. Ochoa y G. González
Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, IVIC, Departamento de Ingeniería, Laboratorio de Ciencia e
Ingeniería de los Materiales, Apartado 21827, Caracas 1020A, Venezuela.
E-mail: jlochoa@ivic.ve
RESUMEN
La aleación de aluminio AA-6061, perteneciente al sistema Al-Mg-Si, exhibe buenas propiedades mecánicas
debido al fenómeno de endurecimiento por precipitación característico. La descomposición de la solución
sólida sobresaturada ocurre secuencialmente por etapas dependiendo de la temperatura:
´
α SSS → α Al + zGP → β´´
→ β´
→ β ( Mg2Si)
. Estas reacciones de transformación de fases son generadas
por mecanismos de difusión, impulsados por fuerzas motrices. La observación macroscópica, el seguimiento
de las transiciones y la cuantificación de las energías de activación o fuerzas motrices han sido posibles a
través de la medida de la resistividad eléctrica, determinada mediante el empleo del método de los cuatro
contactos eléctricos. La observación directa de los cambios microestructurales se realizó a través de la
microscopía electrónica. El uso de modelos de cinética de estado sólido permite estimar preliminarmente los
mecanismos de reacción operantes. Los modelos empleados relacionan la variable diferencial tasa de
•
transformación, ξ , con la variable paramétrica fracción transformada, ξ. Los resultados obtenidos indican
que los mecanismos de reacción dominantes son los debidos a fenómenos de nucleación y crecimiento de
partículas con morfologías acicular y esférica activados por procesos de difusión.
Palabras clave: mecanismo de reacción, fuerza motriz, fracción transformada, tasa de transformación,
aleación AA-6061.
1. INTRODUCCIÓN
Una transición de fase representa el paso de una sustancia de un estado de agregación a otro estado que
coexiste con el primero. La fase se define como una porción del sistema (aleación) cuyas propiedades y
composición son homogéneas y físicamente distintas a las otras partes del sistema [1]. Toda transición
requiere de un rearreglo del ensamblaje de la estructura atómica. Tales reacciones son distinguidas por sus
fuerzas motrices, o la diferencia en energía libre de Gibbs (G), inicial y final de la transición [2]. La
termodinámica se ocupa de determinar esta fuerza motriz que provoca tal transformación, pero no puede
darnos información acerca de que tan rápida o lenta procederá la transición; esto corresponde a estudios de la
cinética. El análisis de la cinética de reacción en el estado sólido (y/o líquido) permite obtener información
acerca de los parámetros cinéticos y los mecanismos asociados al proceso. El cálculo de los parámetros está
basado sobre la suposición de que el curso de la reacción es descrito por la ecuación diferencial
• d ξ
ξ ≡ = k(
T ) f ( ξ )
(1)
dt
•
donde ξ es la fracción transformada; ξ la tasa de transformación; k(T) la tasa constante, representa la
impedancia que el proceso debe vencer para alcanzar el nuevo arreglo termodinámicamente estable; f(ξ)
representa el modelo hipotético del mecanismo o los mecanismos de reacción presentes y dominantes. Las
transformaciones por precipitación en el estado sólido, que son las de interés en este trabajo, pueden ser
expresadas en términos de reacciones eutécticas, como:
α → α´
+ β
(2)
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