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Extended abstract of a paper presented at Microscopy and Microanalysis 2012 in Phoenix, Arizona, USA, July 29 – August 2, 2012.

Extended abstract of a paper presented at Microscopy and Microanalysis 2004 in Savannah, Georgia, USA, August 1–5, 2004.

Los materiales compósitos base aluminio tienen una alta demanda en la industria ya que poseen un buen desempeño mecánico a altas temperaturas, otra característica importante de estos materiales es que es posible obtener un considerable aumento de la resistencia del aluminio empleando bajos contenidos de reforzante. En la fabricación de los compósitos se emplean comúnmente óxidos y carburos y el tamaño de las nanopartículas está por debajo de los 100 nm. El presente trabajo está diseñado en dos etapas, la primera etapa corresponde a la fabricación de polvo de carburo de aluminio (Al4C3) utilizando polvos elementales de Aluminio – Grafito a través de molienda mecánica y un tratamiento térmico, con el objeto de producir en una segunda etapa los materiales compósitos base Al. La segunda etapa corresponde a la fabricación del nanocompósito aluminio-reforzante (M), utilizándose polvo de Al puro y mezclándose en tres diferentes porcentajes en peso de M, Al-1% M, Al-2% M y Al-3 % M. Las mezclas de Al-M se alearon mecánicamente (AM) durante la MM de alta energía de 8 h. La relación medios de molienda - mezcla de Al-M fue de 50:1. Se compactaron en una prensa uniaxial aplicándole una carga de ~1250 MPa durante 2 minutos. Se sinterizaron a 550°C con tiempos de exposición de 2, 4 y 6 h en atmósfera controlada de argón, caracterizándose por las técnicas de difracción de rayos X (DRX), microscopía de fuerza atómica (MFA), microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía electrónica de transmisión (MET). Los análisis revelaron una estructura nanocristalina (tamaño de cristalita de ~48 a 57 nm para las muestras no sinterizadas y de ~55 a 188 nm para las muestras sinterizadas) además se nota la presencia de fibras y películas de Al4C3 así como fibras de alúmina  (Al2O3.El C libre reacciona con Al durante la sinterización transformándose en Al4C3. Estas se desarrollaron principalmente en los límites de grano. Las pruebas mecánicas de dureza arrojaron resultados superiores a la dureza del Al puro. El tamaño de cristalita, dispersión y distribución de partículas son los responsables del endurecimiento de los nanocompósitos. La contribución al endurecimiento resultante fue modelada empleando las ecuaciones de Orowan y Hall-Petch. The aluminum-based metal matrix composites have a high industrial demand since they possess a good mechanical performance at high temperatures; another important feature of these materials is that it is possible to obtain a considerable increase in the strength of aluminum using low reinforcements content. In the manufacture of composites, nanoparticles of oxides and carbides (below 100 nm in size) are commonly used. The present work was designed in two stages, the first one corresponds to the manufacture of aluminum carbide (Al4C3) powder from pure elemental powders of aluminum and graphite by mechanical milling and subsequent heat treatment, in order to produce in a second stage the Al-based nanocomposites Al-M, where M is the reinforcement in different weight percentages: Al-1% M, Al-2% M and Al-3 % M. The powder mixtures of Al-M were mechanically alloyed (MA) for 8 h. The ball to powder weight ratio was 50:1. The powders were compacted by uniaxial pressing with ~1250 MPa of load during 2 min. The samples were sintered at 550°C for 2, 4 and 6 h under Ar atmosphere and characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The analysis reveal the formation of a nanocrystalline structure (a crystal size of ~48 to 57 nm for the un-sintered samples and ~55 to 188 nm for sintered samples), and the presence of Al4C3 and  (Al2O3 phases is observed. The formation of Al4C3 is due to the reaction between Al and C during sintering and is mainly observed in the grain boundary. The hardness test results demonstrate the strengthening of composite in comparison to pure aluminum. The crystallite size, dispersion and particle distribution are responsible for the hardening of composites. The contribution of resulting hardening was modeling by the Orowan and Hall-Petch equations.