RT Dissertation/Thesis
T1 Desarrollo y optimización del proceso de moldeo por inyección de metales (MIM) de aleaciones magnéticas blandas base hierro
A1 Páez Pavón, Alicia
AB Las aleaciones magnéticas blandas base hierro se utilizan en una granvariedad de aplicaciones eléctricas y electrónicas, entre las que destacan losmotores y los generadores. Su uso está muy extendido debido a su buenacombinación de propiedades magnéticas y su relativo bajo coste. El avancede las tecnologías y la mayor concienciación con el medio ambiente handerivado en una búsqueda de mejoras en la eficiencia de estas aplicaciones.Esta búsqueda conlleva la optimización de las aleaciones magnéticasblandas base hierro.A principios del siglo XX, el estudio sistemático de las aleacionesmagnéticas blandas condujo al descubrimiento de sus buenas propiedadesmagnéticas, y comenzó su utilización en aplicaciones eléctricas yelectrónicas. Desde entonces, el desarrollo de estos materiales continúasuscitando un gran interés, y abarca el diseño de propiedades específicasmediante la introducción de nuevos elementos de aleación y la utilizaciónde métodos de procesamiento alternativos, entre otros.En la presente Tesis Doctoral se propone el desarrollo y la optimización delproceso de Moldeo por Inyección de Metales (MIM) de aleacionesmagnéticas blandas base hierro. Esta técnica permite la fabricación decomponentes con morfologías complejas, sin la utilización de operacionessecundarias, que deterioran la respuesta magnética de estos materiales.Además, mediante MIM se pueden producir piezas de mayor densidad ymenor contaminación que con respecto a las técnicas de procesado clásicas.Todo esto lleva a la obtención de componentes finales de propiedadesmejoradas.Este trabajo comienza con un estudio preliminar de las aleaciones basehierro Fe-49Ni, Fe-35Co y Fe-3.8Si. En dicho estudio se evalúa laviabilidad de MIM en la producción de componentes de estas aleaciones, apartir de polvo prealeado y con la utilización de parámetrosconvencionales. El estudio continúa con la optimización de todas las etapasdel proceso MIM para la obtención de componentes magnéticos blandosde las aleaciones Fe-6Si y Fe-3.8Si de propiedades mecánicas y magnéticasmejoradas.La optimización del proceso MIM se inicia con la optimización de la cargade polvo en el feedstock a través de métodos basados en la reometría de torque y en medidas de la densidad. La segunda etapa consiste en laselección de los parámetros de inyección que conduzcan a la obtención depiezas en verde libres de defectos. En la tercera etapa se seleccionan losparámetros más adecuados para la eliminación gradual y eficiente delsistema ligante. Por último, se evalúa el efecto de diferentes atmósferas yciclos de sinterización en las propiedades mecánicas y magnéticas de laspiezas finales. Dichas propiedades han sido comparadas con las que seobtienen a través de los métodos clásicos de procesado. Los resultados deeste trabajo muestran que el proceso MIM es una alternativa eficaz en laproducción de componentes magnéticos blandos de las aleaciones Fe-Si.
AB Iron based soft magnetic alloys are commonly used in electrical andelectronic devices, such as engines and generators. These alloys are widelyused due to their good combination of magnetic properties and relativelylow cost. The challenges of technology and the increasing environmentawareness lead to search for applications with increased efficiency. As aconsequence, there is a need to improve the properties of the iron based softmagnetic alloys.In the early twentieth century, the systematic study of the iron based alloysled to discover their good magnetic properties. Then, its use in electricaland electronic applications began. Since then, the development of thesealloys continues, and it covers the design of specific properties byintroducing new alloying elements and the use of alternative processingmethods, in order to obtain final parts with improved magnetic andmechanical properties.The main propose of the present PhD Thesis is to obtain improved ironbased soft magnetic alloys by Metal Injection Molding (MIM). Thistechnique provides final parts with complex geometries, without usingsecondary operations, which deteriorates the magnetic performance of thematerials. In addition, this technology allows the production of highdensity materials with low contamination. All this leads to finalcomponents with improved properties.This research work starts with a preliminary study about the iron-basedalloys Fe-49Ni, Fe-35Co and Fe-3.8Si. In this study, the viability of theMIM process is studied by using pre-alloyed powder and MIMconventional parameters. The study continues with the optimization of allMIM stages for the alloys Fe-6Si and Fe-3.8Si.The first stage of the MIM process is the optimization of the powderloading in the feedstock. In the second stage, the injection parameters areselected in order to obtain defects-free green parts. Then, the thermaldebinding parameters are designed with the aim of removing the bindereffectively and gradually. Finally, the effect of different atmospheres andsintering cycles on the mechanical and magnetic properties is evaluated.The final properties were compared with those obtained by theconventional methods. The results show that the MIM process is an effective alternative in the production of soft magnetic components of theFe-Si alloys.
YR 2016
FD 2016-12
LK https://hdl.handle.net/10016/24707
UL https://hdl.handle.net/10016/24707
LA spa
NO Mención Internacional en el título de doctor
NO European Community's Seventh Framework Program
NO La presente tesis doctoral se enmarca dentro del proyecto europeo MAGNETIDE “Improved magnets for energy generation through advanced tidal technology”, el cual ha sido financiado por el 7º Programa Marco de la Unión Europea (FP7-284578).
DS e-Archivo
RD 1 sept. 2024