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Materiales compuestos de matriz de aluminio para aplicaciones aeronáuticas

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2015-10
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2015-10-30
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En el presente proyecto fin de carrera, se ha estudiado la fabricación de piezas del material compuesto base aluminio y refuerzo de carburo de silicio (AlSiC) reforzado con un 5% en volumen, mediante un proceso de fabricación aditiva por láser. Concretamente se ha empleado la técnica de fundición selectiva por láser, Selective Laser Melting (SLM), bajo unos parámetros específicos, proceso elaborado por el centro tecnológico CATEC. Para ello se ha fabricado previamente 1kg de polvo de AlSiC mediante aleación mecánica en la Universidad Carlos III de Madrid. El estudio posterior consta de dos partes y se realizó en el instituto IMDEA Materiales, (Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Materiales). Se obtuvieron 4 piezas consolidadas a diferentes densidades de energía y una pieza de aluminio sin reforzar para su comparación. La primera parte del estudio trata los diferentes estadios de fabricación del polvo, con su particular caracterización, debido a los requerimientos que exige el proceso de consolidación. Se ha observado el polvo en 4 tiempos de molienda diferentes bajo un microscopio electrónico de barrido (SEM) y tomado imágenes para su estudio de morfología y microestructura del material compuesto. De las piezas consolidadas se han tomado medidas de dureza y microdureza, así como de densidad relativa para compararlas con la pieza de aluminio sin reforzar. Finalmente se ha observado bajo microscopia óptica la distribución de los granos y su orientación para su estudio de isotropía/anisotropía en los planos. El proyecto concluye con una valoración de la técnica SLM como medio de fabricación de piezas de AlSiC y la valoración sobre la obtención del polvo compuesto.
In the present bachelor thesis, the manufacture of the aluminium-based metal-matrix composites reinforced with silicon carbide (AlSiC), is going to be analyzed, reinforced by a 5% in volume, by using an additive manufacturing process with laser melting. The study focuses specially in the selective laser melting (SLM) system, under specific parameters conducted by the technology Center CATEC. Previous to the consolidation of the material into a solid stage, 1kg of the metal powder has been mechanically alloyed at Universidad Carlos III. The post characterization of the AlSiC has been divided in two sections and carried out in the IMDEA Materiales institute. Four consolidate pieces of AlSiC were produced by using different energy densities and one aluminum piece without being reinforced, for a hardness comparison. The first characterization part includes the powder transformation in the mechanical alloy milling technique, due to the requirements demanded by the SLM consolidation. Powder was observed in 4 different grinding times under a SEM microscope and images were taken for their study of morphology and microstructure of the composite. Finally the pieces have been observed under light microscopy, for the grains distribution and orientation, looking for isotropy and anisotropy planes. The project concludes with an assessment of the SLM technique as a means of manufacture for AlSiC parts and of the production of the composite powder.
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Keywords
Additive manufacturing, Selective laser melting, Aleación mecánica, Aluminio, Silicon carbide (AlSiC), Industria aeronáutica, Materiales compuestos
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