Absolutamente sí , y es una forma muy versátil y barata de preparar aleaciones a escala de laboratorio.
El proceso se llama aleación mecánica y se basa en sucesiones rápidas de impactos, soldadura en frío y deformación plástica de polvos.
¿Como funciona? Cargue el frasco de un molino de bolas (generalmente un molino de bolas planetario de alta energía o un molino de bolas vibracionales o un molino de arrastre o un molino de chorro, pero luego no tiene un frasco) con los polvos que tiene la intención de alear en el correcto proporción. Agrega bolas / medios de molienda, frecuentemente acero, pero también alúmina, WC-Co, ágata, nitruro de silicio ([matemático] Si_ {3} N_ {4} [/ matemático]) y un agente humectante como agua, etanol o heptano. Cierra el frasco y lo coloca en el molino durante 1 a 128 horas (puede tomar un tiempo …). Cuando vuelva a abrir su frasco, si todo se ha hecho correctamente, encontrará polvos de la aleación en lugar de los dos elementos.
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En la imagen a continuación puede tener una idea de cuál es el movimiento de las esferas (línea punteada roja) en un molino de bolas planetario.
Los impactos repetitivos acompañados de soldadura en frío conducirán a la difusión atómica hasta el punto de que la técnica se puede usar para producir también aleaciones altamente metaestables (es decir, aleaciones que no siguen el diagrama de fase estable) como metales amorfos o aleaciones nanocristalinas ( aleaciones con un tamaño de grano inferior a 100 nm).
Por ejemplo:
Tomemos el sistema de cobre-titanio.
Como puede ver en el diagrama de fase, hay muchas fases intermetálicas [matemáticas] \ beta Cu_ {4} Ti [/ matemáticas], [matemáticas] Cu_ {3} Ti_ {2} [/ matemáticas] y así sucesivamente. Estos son compuestos estequiométricos de los dos metales. En función del porcentaje de Cu / Ti en la aleación, si intenta fundirlos (al vacío, el titanio es muy sensible al oxígeno) tendrá una aleación intermetálica con la cantidad relativa de cada fase de acuerdo con el diagrama anterior y la regla de palancas. Tomemos una mezcla de polvos de 50% de cobre y 50% de titanio como lo hicieron BSMurty et al. en mapas de fresado y amorfización durante la aleación mecánica. A medida que muele los dos polvos en tiempos crecientes (4, 12, 20 horas en la imagen a continuación), no obtiene el CuTi intermetálico como lo predice el diagrama de fase estable, sino una aleación amorfa, como puede ver en el último de los cuatro x espectros de difracción de rayos aquí informados (puede imaginar que es amorfo ya que casi no hay pico de difracción).
Ventajas :
- Puede ser muy rápido si utiliza fresado de alta energía, hasta 10-30 minutos.
- Práctico para lotes pequeños.
- Muy versátil.
- La forma de los polvos, la distribución de tamaños y su fluidez es muy ventajosa para los procesos metalúrgicos de polvos posteriores.
- Puede obtener materiales altamente metaestables.
Desventajas
- Con frecuencia obtienes materiales altamente metaestables (¡lo cual es un problema si no los quieres!).
- Contaminación de:
- tarro,
- esferas
- agentes de molienda (heptano, hexano, agua, etc.),
- aire (protejo las moliendas con argón o argón + un pequeño porcentaje de hidrógeno).
- Es un proceso costoso a escala industrial (hasta el punto de que se usa solo para aplicaciones muy específicas, aunque se ha probado y utilizado ampliamente en el pasado para producir aleaciones reforzadas con SAO para aplicaciones de alta temperatura).
Referencias
- Aleación mecánica y fresado
- Síntesis de nanocompuestos por aleación mecánica.
- La ciencia y la tecnología de la aleación mecánica.
- Fresado de mapas y amorfización durante la aleación mecánica.
- Toneladas de publicaciones sobre el tema, pero la primera que le di aquí es una revisión muy útil del profesor C. Suryanarayana.
