Revista de Metalurgia, Vol 55, No 4 (2019)

Influencia de la deformación previa sobre el endurecimiento por precipitación en una aleación de Cu-Ni-Si


https://doi.org/10.3989/revmetalm.157

Eduardo Donoso
Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Chile
orcid https://orcid.org/0000-0001-7849-8556

Mª Jesús Diánez
Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Chile
orcid https://orcid.org/0000-0003-0108-7905

José M. Criado
Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, Centro Mixto Universidad de Sevilla-C.S.I.C., España

Resumen


Los efectos de la deformación previa sobre los procesos de precipitación en una aleación de Cu-2,8 Ni-1,4 Si (at.%) fueron estudiados utilizando calorimetría diferencial de barrido (DSC), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y medidas de microdureza. Las curvas calorimétricas muestran la presencia de una reacción exotérmica atribuido a la formación de precipitados de δ-Ni2Si en la matriz de cobre, lo cual fue confirmado mediante TEM. Además, sse puede observar que la temperatura del máximo del pico de DSC decrece con el aumento de la deformación previa a los tratamientos de envejecimiento. Las energías de activación calculadas para la precipitación de δ-Ni2Si, mediante el método de Kissinger, resultaron similares a aquellas calculadas mediante una función de Arrhenius, a partir del máximo de endurecimiento de la matriz debido al tratamiento de envejecimiento (saturación de la dureza durante el envejecimiento isotérmico). El análisis de las medidas de microdureza en conjunto con las curvas calorimétricas y las micrografías TEM permiten corroborar, por una parte que la formación de la fase δ-Ni2Si, durante los tratamientos de envejecimiento, son los responsables del endurecimiento de la matriz de cobre, y por otra que la deformación previa al tratamiento de envejecimiento inhibe parcialmente la formación de los precipitados.

Palabras clave


Aleaciones de Cobre; Aleaciones de Cu-Ni-Si; Cinética; Microcalorimetría; Microdureza; Precipitación

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Referencias


Bahmanpour, H., Kauffmann, A., Khoshkhoo, M.S., Youssef, K.M., Mula, S., Freudenberger, J., Eckert, J., Scattergood, R.O., Koch, C.C. (2011). Effect of stacking fault energy on deformation behavior of cryo-rolled copper and copper alloys. Mater. Sci. Eng. A 529, 230-236. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.09.022

Batra, I.S., Laik, A., Kale, G.B., Dey, G.K., Kulkarni, U.D. (2005). Microstructure and propierties of a Cu-Ti-Co alloys. Mater. Sci. Eng. A 402 (1-2), 118-125. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.04.015

Brown, A.M., Asby, M.F. (1980). Correlations for diffusion constants. Acta Metall. 28 (8), 1085-1101. https://doi.org/10.1016/0001-6160(80)90092-9

Caris, J., Varadarajan, R., Stephens, J.J., Lewandowski, J.J. (2008). Microstructural effects on tension and fatigue behavior of Cu-15Ni-8Sn sheet. Mater. Sci. Eng. A 491 (1-2), 137-146. https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.01.061

Diánez, M.J., Donoso, E., Sayagués, M.J., Perejón, A., Sánchez-Jiménez, P.E., Pérea-Maqueda, L.A., Criado, J.M. (2016). The calorimetric analysis as a tool for studying the aging hardening mechanism of a Cu-10wt%Ni-5.5wt%Sn alloy. J. Alloys Comp. 688 (Part A), 288-294. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.07.021

Donoso, E. (2010). Influence of cobalt and chromium additions on the precipitation processes in a Cu-4Ti alloys. Rev. Metal. 46 (6), 542-547. https://doi.org/10.3989/revmetalmadrid.1042

Donoso, E., Diánez, M.J., Sayagués, M.J., Criado, J.M., Varschavsky, A., Díaz, G. (2007). Non-isothermal calorimetric study of the precipitation processes in a Cu-10%Ni-3%Al alloy. Rev. Metal. 43 (2), 117-124. https://doi.org/10.3989/revmetalm.2007.v43.i2.58

Donoso, E., Diánez, M.J., Criado, J.M. (2012a). Non-isothermal microcalorimetric evaluations in quenched and in cold-rolled Cu-9Ni-5.5Sn alloys. Rev. Metal. 48 (1), 67-75. https://doi.org/10.3989/revmetalm.1136

Donoso, E., Espinoza, R., Diánez, M.J., Criado, J.M. (2012b). Microcalorimetric study of the annealing hardening mechanism of a Cu-2.8Ni-1.4Si (at. %) alloy. Mater. Sci. Eng. A 556, 612-616. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.07.035

Donoso, E., Diánez, M.J., Criado, J.M., Espinoza, R., Mosquera, E. (2016). Influence of tin addition on the precipitation processes in a Cu-Ni-Zn alloys. Rev. Metal. 52 (1), e060. https://doi.org/10.3989/revmetalm.060

Donoso, E., Diánez, M.J., Criado, J.M., Espinoza, R., Mosquera, E. (2017). Non-isothermal characterization of the precipitation hardening of a Cu-11Ni-19Zn-1Sn alloy. Metall. Mater. Trans. A 48 (6), 3090-3095. https://doi.org/10.1007/s11661-017-4063-4

El-Danaf, E.A., Al-Mutlaq, A., Soliman, M.S. (2011). Role of stacking fault energy on the deformation characteristics of copper alloys processed by plane strain compression. Mater. Sci. Eng. A 528 (25-26), 7579-7588. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.06.075

Lei, Q., Li, Z., Wang, M.P., Zhang, L., Gong, S., Xiao, Z., Pan, Z.Y. (2011). Phase transformations behavior in a Cu-8.0Ni-1.8Si alloy. J. Alloys Compd. 509 (8), 3617-3622. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.12.115

Lei, Q., Li, Z., Xiao, T., Pang, Y., Xiang, Z.Q., Qiu, W.T., Xiao, Z. (2013). A new ultrahigh strength Cu-Ni-Si alloy. Intermetallics 42, 77-84. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2013.05.013

Mittemeijer, E.J., Cheng, L., Van der Schaaf, P.J., Brakmany, C.M., Korevaar, B.M. (1988). Analysis of nonisothermal transformation kinetics: tempering of iron-carbon and iron-nitrogen martensites. Metall. Trans. A 19 (4), 925-932. https://doi.org/10.1007/BF02628377

Monzen, R., Watanabe, C. (2008). Microstructure and mechanical properties of Cu-Ni-Si alloys. Mater. Sci. Eng. A 483-484, 117-119. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.12.163

Pandey, S.C., Joseph, M.A., Pradeep, M.S., Raghavendra, K., Ranganath, V.R., Venkateswarlu, K., Langdon, T.G. (2012). A theoretical and experimental evaluation of repetitive corrugation and straightening: Application to Al-Cu and Al-Cu-Sc alloys. Mater. Sci. Eng. A 534, 282-287. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.11.070

Rohatgi, A., Vecchio, K.S. (2002). The variation of dislocation, density as a function of the stacking fault energy in shock deformed FCC materials. Mater. Sci. Eng. A 328 (1-2), 256-266. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01702-6

Ryu, H.J., Baik, H.K., Hong, S.H. (2000). Effect of thermomechanical treatments on miscrostructure and properties of Cu-base leadframe alloy. J. Mater. Sci. 35 (14), 3641-3646. https://doi.org/10.1023/A:1004830000742

San, X.Y., Liang, X.G., Chen, L.P., Xia, Z.L., Zhu, X.K. (2011). Influence of stacking fault energy on the mechanical properties in cold-rolling Cu and Cu-Ge alloys. Mater. Sci. Eng. A 528 (27), 7867-7870. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.07.023

Sierpinski, Z., Gryziecki, J. (1999). Phase transformations and strengthening during ageing of CuNi10Al3 alloy. Mater. Sci. Eng. A 264 (1-2), 279-285. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(98)01083-1

Stobrawa, J., Ciura, L.Ciura, Rdzawski, Z. (1996). Rapidly solidified strips of Cu-Cr alloys. Scripta. Mater. 34 (11), 1759-1763. https://doi.org/10.1016/1359-6462(96)00053-X

Stüwe, H.P., Padilha, A.F., Siciliano Jr., F. (2002). Competition between recovery and recrystallization. Mater. Sci. Eng. A 333 (1-2), 361-367. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01860-3

Sun, Z., Laitem, C., Vicent, A. (2008). Dynamic embrittlement at intermediate temperature in a Cu-Ni-Si alloy. Mater. Sci. Eng. A 477 (1-2), 145-152.. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.05.013

Tian, L., Anderson, I., Riedemann, T., Russell, A. (2014). Modeling the electrical resistivity of deformation processed metal-metal composites. Acta Mater. 77, 151-161. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.06.013

Varschavsky, A., Donoso, E. (1988). Order strengthening in ?-Cu-Al alloys as influenced by grain size and solute content. Mater. Sci. Eng. A 101, 231-240. https://doi.org/10.1016/0921-5093(88)90070-6

Varschavsky, A., Donoso, E. (1991). Short-range ordering by excess and thermal vacancies during linear heating experiments in ?-Cu-Al alloys. Mater. Sci. Eng. A 145 (1), 95-107. https://doi.org/10.1016/0921-5093(91)90299-3

Varschavsky, A., Donoso E. (2002). Energetic and kinetic evaluations conducted in a quasi-binary Cu-1 at% Co2Si alloy trough DSC. J. Therm. Anal. Calotim. 68 (1), 231-241. https://doi.org/10.1023/A:1014969618372

Varchavsky, A., Donoso, E. (2003). DSC study of precipitation processes in Cu-Co-Si alloys. J. Therm. Anal. Calotim. 74 (1), 41-56.

Viguier, B. (2003). Dislocation densities and strain hardening rate in some intermetallic compounds. Mater. Sci. Eng. A 349 (1-2), 132-135. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(02)00785-2

Watanabe, C., Monzen, R. (2011). Coarsening of ?-Ni2Si precipitates in a Cu-Ni-Si alloy. J. Mater. Sci. 46 (12), 4327-4335. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5261-x

Zhao, D., Dong, Q.M., Liu, P., Kang, B.X., Huang, J.L., Jin, Z.H. (2003). Aging behavior of Cu-Ni-Si alloy. Mater. Sci. Eng. A 361 (1-2), 93-99. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00496-9




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