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Tomografía FIB-SEM de defectos de corrosión en metal duro
Isern Arrom, Luis
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal•lúrgica; Jiménez Piqué, Emilio
El metal duro es ampliamente utilizado por su dureza y resistencia al desgaste, como herramienta de corte, en procesos de extrusión, minería y en la industria de extracción de petróleo. En varias de sus aplicaciones se ve afectado por la corrosión, lo que conlleva la pérdida de propiedades mecánicas y problemas de integridad estructural, reduciendo la vida en servicio de los componentes. Conocer los mecanismos de avance de la corrosión y las consecuencias que tiene en la microestructura del material es importante de cara a desarrollar estrategias para combatirla. En este proyecto se aborda el problema desde un nuevo enfoque: la tomografía FIB-SEM. Para la realización de este proyecto, tres muestras han sido sumergidas en una solución neutra rica en sales (Synthetic Mine Water), simulando así las condiciones de trabajo en aplicaciones mineras. Las tres muestras tienen una composición química similar, se quiere estudiar el efecto del uso de grados con diferente tamaño de grano (ultra-fino y mediano) y también el efecto de diferentes periodos de permanencia en la solución acuosa. En primer lugar, se ha obtenido un conjunto de imágenes bidimensionales de las tres muestras mediante la técnica FIB-SEM. Ésta permite cortar la muestra mediante un haz de iones y tomar imágenes sucesivas de cada muestra, espaciadas entre sí una distancia del orden de los 20 nm. Se ha desarrollado un procedimiento para el tratamiento de las imágenes 2D obtenidas, que se ha seguido con éxito y ha dado lugar a la renderización de un modelo 3D. Este modelo ha demostrado su robustez en comparación con resultados obtenidos mediante otras técnicas, y ha ofrecido la posibilidad de extraer diversa información. Principalmente ha sido la fracción de volumen perdido, la relación entre las superficies de las diferentes fases y el camino seguido durante el avance de la corrosión, lo que permite un mayor conocimiento de los mecanismos de corrosión y sobre los defectos producidos. Buena parte de esa información no hubiera sido posible obtenerla a través de otras técnicas. Se ha comprobado que la corrosión actúa sobre el ligante (cobalto) a través de dos mecanismos, oxidación y disolución. Pequeñas adiciones de cromo en el ligante parecen inhibir el desarrollo de la oxidación del cobalto, reduciendo los mecanismos de corrosión a la disolución solamente. En comparación con grados sin cromo y de granos más gruesos, las muestras con cromo presentan una penetración más profunda pero que afecta a un volumen menor del ligante en las capas más superficiales. Sin embargo, en ambos casos el mecanismo de disolución parece idéntico, siendo el diámetro de la zona disuelta dependiente sólo del tiempo de ataque.
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Metal·lúrgia
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materials::Assaigs de corrosió
Corrosion and anti-corrosives
Metals -- Testing
Metals --Tomography
Corrosió i anticorrosius
Metalls -- Proves
Metalls -- Tomografia
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