Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / En la presente investigación se estudió la influencia de la aleación mecánica, de la composición de los polvos molidos de Mo y Cu, y de los elementos aleantes Ti y Al, sobre los mecanismos de sinterización en fase líquida, densidad, microestructura, propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas de estas aleaciones base Mo-Cu. Las aleaciones Mo-Cu tienen muchas aplicaciones en el ámbito industrial, en particular en el área de la electrónica, donde se utilizan principalmente como disipadores de calor y embalaje para circuitos electrónicos. El problema que presentan estas aleaciones radica en la mutua insolubilidad, tanto en estado sólido como en estado líquido, del Mo y del Cu, lo que impide que ocurra la etapa de solución-reprecipitación durante la sinterización en fase líquida. Esto se traduce en la presencia de porosidad en las microestructuras obtenidas y, por lo tanto, en una baja densificación. En la presente tesis se estudiará la factibilidad de que ocurra esta etapa si se parte con polvos de soluciones sólidas fuera del equilibrio de Mo y Cu, obtenidos mediante aleación mecánica. La investigación se llevó a cabo mediante tres etapas. La primera consistió en el desarrollo de aleación mecánica, para determinar la influencia de las condiciones del proceso sobre la composición de los polvos molidos de Mo-Cu. En la segunda etapa, tras compactar los polvos, se realizó la sinterización en fase líquida de los compactos Mo-Cu, para determinar la influencia de la aleación mecánica y de la composición de los polvos sobre la solución-reprecipitación. En la tercera etapa, se adicionaron dos elementos activadores, Ti y Al, a los polvos de Mo-Cu para establecer su efecto sobre la sinterización y densificación. Por último, se analizó el efecto de la microestructura de las diferentes aleaciones Finalmente, tras la caracterización de las muestras se observó que el tiempo de molienda fue insuficiente y se obtuvo una solución sólida parcial entre el Cu y el Mo, un incremento en el tamaño del parámetro de red para ambos, así como conductividades térmicas mayores a las alcanzadas en otras investigaciones, contraponiéndose a los bajos valores de la conductividad eléctrica. Se incrementaron también los valores de la dureza, producto de añadir Al y Ti.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniera Civil Mecánica / El presente trabajo, tiene como como objetivo la fabricación de compactos de TZM (Mo-0,5Ti-0,08Zr-0,02C) por la vía de la pulvimetalurgia con adición de carbono mediante el líquido de molienda y el posterior estudio de sus propiedades. Se fabricó la aleación a partir de polvos elementales de Mo, Ti y Zr mediante molienda reactiva. Los polvos fueron compactados a una presión de 450 [MPa] y sinterizados bajo atmosfera reductora. Se estudió la densidad final, dureza y microestructura para 9 condiciones diferentes de tiempo (2 4 h) y temperatura de sinterización (1400 2000 ᵒC). Se realizaron gráficas a partir de las mediciones desarrolladas para describir el efecto del tiempo y la temperatura sobre la densidad, y se describió la microestructura junto con la porosidad residual por observación en microscopio óptico. Posteriormente se realizó un tratamiento térmico de recocido, para recocido por un tiempo de 1 h a 4 temperaturas entre 500-1100 °C, con el fin de conocer el efecto de la temperatura sobre las propiedades del material consolidado. La densidad máxima obtenida para el experimento fue de 9593,30 kg/m3 (93,4% de la densidad teórica del material) y una dureza máxima de 251 HV. Ambos valores máximos se obtuvieron para la muestra sinterizada a 1900 °C por 4 h. Los resultados fueron usados para obtener la curva maestra de sinterización de los polvos fabricados, obteniéndose una alta correlación. El aumento de la temperatura de sinterización produce mayor densificación y una densidad final mayor. La temperatura es un parámetro importante en la densidad final, ya que influye en forma exponencial en el coeficiente de autodifusión del molibdeno. A mayor temperatura se observa también un engrosamiento de la microestructura, con mayor crecimiento del tamaño de grano, y los poros se esferoidizan. En el caso de la dureza, la temperatura tiene distinta influencia en los variados mecanismos de endurecimiento: por un lado, disminuye la dureza por aumento del tamaño de grano; por otra parte, el aumento en la temperatura aumenta la solubilidad de los elementos aleantes en la matriz de molibdeno y posteriormente, durante el enfriamiento, la precipitación de carburos. El aumento en el tiempo de sinterización produjo mayor densificación y una densidad final mayor. Aun así, el tiempo resulto ser un parámetro de menor influencia en la densidad final, producto de que la distancia típica de auto difusión del molibdeno depende de la raíz cuadrada del tiempo. También se observa un leve crecimiento de grano asociado al aumento del tiempo, el cual disminuye levemente el endurecimiento por límite de grano. El tratamiento térmico no produjo cambios apreciables en la densidad del material para las temperaturas estudiadas. Para el caso de la dureza sí se observa un decaimiento por sobre los 700 °C, causado por el aumento sostenido del tamaño de grano en función de la temperatura, como también de un probable aumento del tamaño de los carburos y una recuperación del material.

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Ingeniero Civil Mecánico / La fabricación de piezas de molibdeno por el método tradicional de fundición es difícil y costosa debido a su alto punto de fusión (2563 ºC), por lo que una alternativa es la sinterización en fase sólida, donde se necesitan temperaturas del orden de 1600 a 2000ºC. Sin embargo, es posible disminuir aún más la temperatura requerida para tal proceso si este último se realiza en presencia de una fase líquida, lo que permite trabajar a temperaturas cercanas a 1000ºC. Una de las etapas más importantes en la densificación del último proceso mencionado, es la disolución en el líquido de los elementos que constituyen las partículas más pequeñas y su reprecipitación sobre las partículas más grandes. Para el éxito de esta etapa, se requiere que el sólido sea soluble en la fase líquida, por lo que se utiliza el proceso de molienda mecánica para generar una solución sólida metaestable. El objetivo del presente Trabajo de Título es estudiar el efecto de usar polvos prealeados de Mo-Cu mezclados con Mo elemental, en vez de polvos elementales o polvos prealeados de Mo-Cu, sobre el proceso de sinterización del Mo con presencia de una fase líquida de Cu. Para obtener las soluciones sólidas metaestables se realizan una serie de moliendas húmedas, de 30 h de mezclas de polvos elementales de Mo con distintas cantidades de Cu (10,20, 30%v y 50%p). Los polvos Mo50%pCu derivados de la molienda son estudiados para 10, 20, 30 h del proceso y posteriormente son mezclados con polvos de Mo hasta alcanzar distintos contenidos de Cu (10, 20 y 30%v). Paralelamente se mezclan (sin moler) polvos elementales de Mo con distintos contenidos de Cu (10, 20 y 30%v). Los polvos se compactan a una presión de 450 MPa y posteriormente se sinterizan, en atmósferas neutra y reductora, a 1150ºC por 1 h. Las probetas sinterizadas son caracterizadas por su densidad, dureza y microestructura. Tanto para los polvos aleados como para los simplemente mezclados, al aumentar la cantidad de cobre en las muestras, incrementa ligeramente la densidad en verde, sin embargo para los formados por mezcla de polvos aleados y polvos elementales de Mo la densidad no varía notoriamente. Los resultados posteriores a la etapa de sinterización muestran que para todas las muestras, el aumento de la cantidad de cobre y condiciones reductoras influyen positivamente en la densificación, donde los compactos fabricados por únicamente polvos aleados y sinterizados en una atmosfera de Ar+10%H2 obtienen la mayor densidad, dureza y densificación.