Propiedades de Aleaciones: Solubilidad, Fases y Mecanismos de Endurecimiento

Propiedades y conceptos fundamentales en aleaciones

Regla de las fases (Regla de Gibbs): 2 + C = F + P. C: cantidad de componentes químicamente independientes; F: cantidad de grados de libertad; P: cantidad de fases.

Condiciones para la solubilidad ilimitada — Reglas de Hume-Rothery

• Factor de tamaño: Los átomos deben tener un tamaño semejante para minimizar la deformación de la red.
• Estructura cristalina: Los materiales deben tener la misma estructura cristalina.
• Valencia: Los iones deben tener la misma valencia o valencias compatibles.
• Electronegatividad: Los átomos deben tener aproximadamente la misma electronegatividad.

Grado y efecto del reforzamiento por solución sólida

Grado de reforzamiento por solución sólida: Una mayor diferencia de tamaños produce una mayor perturbación de la estructura cristalina inicial, dificultando el deslizamiento. Una mayor cantidad del elemento de aleación que se agregue producirá un mayor efecto de reforzamiento.

Efecto del reforzamiento por solución sólida: La resistencia a la cedencia, la resistencia a la tracción y la dureza de la aleación son mayores que las de los metales puros. La ductilidad de la aleación es menor que la del metal puro. La conductividad eléctrica de la aleación es menor que la del metal puro. La resistencia a la termofluencia o la pérdida de resistencia a temperaturas elevadas mejora.

Fase metaestable

Fase metaestable: Material, como un líquido subenfriado, que existe bajo condiciones fuera del equilibrio.

Segregación

• Microsegregación: Segregación química en los productos colados.
• Macrosegregación: Presencia de diferencias en composición a escala mayor dentro de un material.

Compuestos intermetálicos

Compuestos intermetálicos: Compuesto formado por dos o más metales, que tiene propiedades únicas. Intermetálico estequiométrico y no estequiométrico: fase formada por la combinación de dos componentes que resulta en un compuesto que tiene una estructura y propiedades distintas de las de cualquiera de los componentes. El primero tiene una relación fija de los componentes; el segundo no.

Curva de solvus

Curva de solvus: Curva de solubilidad que separa una región de una fase sólida única de una región de dos fases sólidas.

Distancia interlamelar

Distancia interlamelar: Distancia entre el centro de una lamela o placa de una fase y el centro de la lamela o placa vecina de la misma fase.

Endurecimiento por dispersión

Endurecimiento por dispersión: Aumento de la resistencia de un material al formarse más de una fase que dispersa precipitados u partículas en la matriz.

Endurecimiento por envejecimiento

Endurecimiento por envejecimiento: Mecanismo basado en una secuencia de transformaciones en estado sólido que genera una dispersión de partículas ultrafinas de una segunda fase.

Gráfica de liquidus

Gráfica de liquidus: Gráfica en 2D que muestra la temperatura a la cual comienza a solidificar un sistema de aleación de tres componentes cuando se enfría.