Movimiento de las interfases durante la solidificación horizontal de aleaciones estaño-zinc

Abstract

El procesamiento por solidificación es una de las rutas más importantes para producir materiales, especial-mente metales y aleaciones. Los parámetros para la transformación de líquido a sólido, tales como, el gra-diente de temperatura, la velocidad de crecimiento, la velocidad de enfriamiento, la velocidad de la interfase, varían de un proceso a otro y en un solo proceso también varían como una función del tiempo y de la posi-ción. Estas variaciones junto con las diferentes composiciones de las aleaciones, conducen a una multitud de microestructuras y, por lo tanto, afectan al comportamiento del material.En el presente trabajo se estudia la evolución de las interfases en las aleaciones Sn-Zn (Sn-6%Zn (hipoeutéc-tica) y Sn-15%Zn (hipereutéctica)) cuando son solidificadas en forma unidireccional horizontal mediante la extracción calórica en dos sentidos opuestos. Se obtuvieron probetas de aleaciones Sn-Zn con forma de segmentos cilíndricos, con una longitud promedio de entre 13 cm - 17 cm, un ancho promedio de entre 3 cm - 3,2 cm y un espesor promedio de entre 0,8 cm ? 1,2 cm, dependiendo de la experiencia. Se determinaron los parámetros térmicos (velocidades de enfriamiento, gradientes de temperatura, posicio-nes y velocidades de las interfases presentes) y se relacionaron con las estructuras finales producto de la so-lidificación. Se encontró que el valor de la velocidad de las interfases es máximo cuando chocan los frentes opuestos de solidificación, avanzando en direcciones opuestas en las probetas. Los valores de las velocida-des de las interfases fueron superiores a 2 mm/s para ambas aleaciones Sn-Zn analizadas.

Solidification processing is one of the important routes to produce materials, especially metals and alloys. The parameters for the transformation from liquid to solid, such as the temperature gradient, the growth rate, the cooling rate, the interphase velocity, vary from process to process and in one process also as a function of time and space. These variations together with the different alloy compositions, lead to a multitude of microstructures and therefore, affect the behavior of the material. In this work the evolution of the interphases is studied in Sn-Zn (Sn-6wt.% Zn (hypoeutectic) and Sn-15wt.% Zn (hypereutectic)) when the specimens were unidirectionally horizontally solidified through heat extraction in two opposite directions. Sn-Zn specimens shaped in cylindrical segments were obtained, with an average length between 13 cm-17 cm, an average width between 3 cm-3.2 cm and an average thickness of 0.8 cm – 1.2 cm, depending on the experience. The thermal parameters (cooling rates, temperature gradients, positions and velocities of the present interfaces) were determined and related to the final structures resulting from the solidification. It was found that the value of the velocity of the interphase is maximum when opposing fronts of solidification collide, advancing in opposite directions in the specimens. The values were superior to 2 mm/s for both analyzed Sn-Zn alloys.