Fabricación y caracterización de la aleación de aluminio reciclado con adición de silicio particulado

Abstract

Debido a la creciente producción y demanda de aluminio secundario, por su eficiencia en el consumo de energía y materias primas, esta investigación fabricó aleaciones secundarias de aluminio silicio y caracterizó su microestructura y propiedades mecánicas de dureza, resistencia máxima a la tensión y elongación. Las aleaciones, con silicio al 7%, fueron fabricadas a partir de residuos de aluminio (latas, perfil) y partículas de silicio (menor a 1 mm, entre 1-8 mm), a través de un proceso de fundición en horno a gas. Al respecto, se determinó que las latas de bebidas y partículas de silicio menores a 1 mm generaron una mayor pérdida por escoria, mientras que el silicio entre 1-8 mm, junto con el perfil, arrojaron los mayores valores de eficiencia. Como resultado de las técnicas de caracterización de EEO, DRX, MO, MEB y EDX; en las aleaciones fabricadas a partir de latas se identificó la fase intermetálica α, con morfología de escritura china, debido a altas concentraciones de manganeso, que al neutralizar el contenido de hierro disponible, produjo una favorable relación Fe:Mn que mejoró el desempeño de las propiedades mecánicas del material. Por otra parte, en las aleaciones a base de perfil predominó la presencia de la fase intermetálica β, con morfología acicular alargada, que contribuyó a la formación de concentradores de esfuerzos que redujeron la resistencia y elongación del material, facilitando su fractura durante la prueba de tensión. Por último, se determinó que mayores concentraciones de silicio y hierro aumentaron la dureza de las aleaciones, mientras un mayor nivel de silicio disminuyó la elongación.

Abstract As a result of the increasing production and demand for secondary aluminum, due to its efficiency in energy and raw materials consumption, this research produced secondary aluminum silicon alloys and characterized its microstructure and mechanical properties of hardness, ultimate tensile strength and elongation. Alloys with 7% silicon, were made from aluminum scrap (cans, window frames) and silicon particles (less than 1 mm, between 1-8 mm), through a casting process in a gas oven. In this regard, it was determined that beverage cans and silicon particles less than 1 mm generated greater loss by slag, while silicon larger particles along with aluminum window frames, produced greater efficiency values. As a result of the characterization techniques EEO, DRX, MO, SEM and EDX, in alloys made from cans, intermetallic phase α was identified with chinese writing morphology, due to manganese high concentration which neutralized iron content producing a favorable Fe:Mn ratio improving the mechanical properties of the material. In the other hand, in alloys made of window frames it was identified the intermetallic phase β, with elongated acicular morphology, that induced the formation of rise concentrators that reduced material strength and elongation facilitating its fracture during stress test. Finally, it was determined that higher concentrations of silicon and iron increased alloys hardness, while a higher level of silicon decreased elongation.