Estructura de esponjas de aleación de cobre fabricadas por pulvimetalurgia

Abstract

Las esponjas metálicas ofrecen características únicas combinando morfología y prestaciones. Son conductores térmicos y eléctricos y mantienen sus propiedades mecánicas a temperaturas más elevadas que los polímeros. A diferencia de las esponjas cerámicas tienen la habilidad de deformarse plásticamente absorbiendo energía. Si además se combina estas propiedades con el efecto memoria de forma presente en ciertas aleaciones metálicas, crecen enormemente sus aplicaciones potenciales. Una visualización en 3D mediante tomografía de rayos x permite un análisis eficiente de parámetros cualitativos y cuantitativos de materiales porosos, como tamaño de poro, conectividad y topología. Se fabricaron espumas de aleación de cobre (Cu-13Al-4Ni) a partir de polvos prealeados por molienda mecánica y utilizando bicarbonato de amonio como formador de poros. Esta aleación particular, a altas temperaturas forma una fase denominada β, que si se la retiene a temperatura ambiente presenta la propiedad de memoria de forma. Se mezcló cobre, aluminio y níquel mediante molienda de alta energía en un molino Fristsch Pulverisette, a 700 rpm en atmósfera de argón y con el agregado de 2 wt% de ácido esteárico. Para mantener la temperatura por debajo de los 50 °C se introdujeron períodos de descanso hasta lograr un tiempo total de molienda de 3 horas. Luego de diversos tratamientos térmicos en atmósfera de argón-10% hidrógeno, se buscó obtener las esponjas de aleación con memoria de forma. Mediante difracción de rayos x se corroboró el aleado mecánico de los polvos obtenidos y se controló la composición de las muestras en cada etapa de desarrollo. Mediante tomografía de rayos X y análisis de las imágenes se realizó una caracterización completa de la porosidad de las esponjas obtenidas. Sin embargo, no se pudo conseguir aleación con memoria de forma, debido a la formación de hidruros de níquel y aluminio, la cual alejó la muestra de la composición requerida.