06/C307

El molino de atrición como herramienta en la preparación de materiales por pulvimetalurgia.
Attrition milling as an aid in materials preparation by powder metallurgy.

Director: MALACHEVSKY, María Teresa
Correo Electrónico: malache@cab.cnea.gov.ar

Integrantes: D'OVIDIO, Claudio Alberto; OLIBER, Edgardo; MORALES ARIAS, Juan Pablo; DUTRUS, Silvia; SERQUIS, Adriana Cristina; SERRANO, Germán; LEIVA, Sergio; STUKE, Raúl; SCERBO, Ernesto; COTARO, Carlos.

Resumen Técnico: Cuando se preparan materiales por pulvimetalurgia, el tamaño de partícula y la distribución de las mismas tienen un fuerte impacto sobre las propiedades finales del material. Los molinos de atrición son dispositivos muy eficientes tanto para disminuir el tamaño de partícula como para lograr mezclas altamente homogéneas de 2 o más polvos. Estos molinos son 5 veces más veloces que los molinos de bolas tradicionales y se usan comúnmente en la industria. Aprovechando este equipamiento y la experiencia previa del Grupo, se propone continuar con el proyecto aprobado en el anterior llamado estudiando dos materiales utilizando la técnica de molienda por atrición en el proceso de fabricación de las muestras. Esto es: la fabricación de composites superconductores del intermetálico diboruro de magnesio (MgB2) y la fabricación de espumas de aluminio utilizando hidruro de titanio (H2Ti) como agente espumante. Presentamos a continuación ambos sistemas por separado. a) Diboruro de magnesio: partiendo de un polvo muy fino de MgB2 podrían fabricarse cintas superconductoras envainadas en metal dúctil minimizando la interfase de reacción. Sin embargo hemos observado que un exceso de tensiones o la amorfización del polvo pueden ser nocivos para sus propiedades de transporte. Para evitar este efecto hay que emplear una molienda cuya energía no sea suficiente para producir la amorfización del material. Además hemos encontrado que la resistencia mecánica de las cintas envainadas en plata no es suficiente para su uso en aplicaciones, problema que se espera subsanar con el empleo de acero, titanio o combinación de materiales. Proponemos por ello investigar las propiedades mecánicas y de transporte empleando polvos finos en vainas de acero y otros metales (como titanio o monel), optimizando las temperaturas de tratamiento térmico de las cintas adecuadas para cada material. b) Espumas de aluminio: Agregando aleantes y realizando tratamientos térmicos sobre el hidruro previos a la preparación de los compactos, pudimos acercar la temperatura de fusión del aluminio a la de descomposición del hidruro. De esta manera logramos una mejor evolución de las celdas durante la fabricación de espumas de aluminio de porosidad cerrada. Resta aún optimizar los parámetros de procesamiento de las espumas de AlSi6Cu4, tales como el tiempo y temperatura de espumado, con el fin de mejorar las propiedades de las espumas resultantes, y estudiar otras aleaciones. El empleo de aleantes y dopantes hace que exista un amplio rango de microestructuras posibles (formación de precipitados y óxidos), aparte de estudiar el caso de celdas abiertas o cerradas. Por este motivo, proponemos además comenzar el estudio de la preparación de espumas de aluminio de porosidad abierta por pulvimetalurgia utilizando formadores de poros solubles en agua (como urea o cloruro de sodio). Analizaremos las propiedades mecánicas de las espumas de porosidad abierta y cerrada resultantes con técnicas de flexión in situ y ensayos mecánicos convencionales.

Summary: Particle size and distribution has a strong impact on the final properties of materials prepared by powder metallurgy. Attrition mills are very efficient devices both for reducing particle size and achieving highly homogeneous mixtures of 2 or more powders. These mills are 5 times faster than traditional ball mills and are commonly employed in industry. Taking advantage of this equipment and the previous research experience of the Group, we propose to continue studying two different materials employing the attrition milling technique in the samples fabrication process. Those are: the fabrication of superconducting composites based in intermetallic magnesium diboride (MgB2) and the fabrication of aluminium foams using titanium hydride (H2Ti) as foaming agent. We present both systems separately. a) Magnesium diboride: starting from a very fine MgB2 powder, superconducting tapes with a ductile sheath can be fabricated minimizing reaction at the interface. Nevertheless, we had observed that large strains or powder amorphization can be detrimental for the transport properties. To avoid this effect, a less energetic milling has to be provided to diminish crystallinity reduction of the powders. We had observed that the mechanical strength of silver sheathed tapes is not adequate for applications, problem we intend to avoid using titanium, steel or a combination of different metals. We thus propose to investigate the use of different sheath materials in combination with fine granulometry powders, optimizing the heat treatments for each material. b) Aluminium foams: Using aluminium alloys and heat treated titanium hydride, we could diminish the temperature gap between aluminium fusion and hydride decomposition. Thus we could get a better control on the mesostructure of close cell aluminium foams. Further investigation is needed to optimize the process parameters of AlSi6Cu4 foams, as foaming time and temperature, to improve their properties. Other aluminium alloys are also to be investigated. Using alloys and dopants a wide range of microstructures can be obtained (by introducing precipitates and oxides), besides the study of open and close cell materials. We propose to prepare open cell foams by powder metallurgy using water soluble pore formers (carbamide or NaCl). The resulting mechanical properties of both open and closed cell foams will be analyzed by in situ bending microtests and compression tests.