Abstract Zn22Al2Cu cellular alloy was prepared with six different densities, two microstructures and two cell shapes to determine the effect of these factors on its compressive behavior. NaCl granules with sharp edges, as purchased and with smooth edges obtained by roughly polishing the purchased granules were used as spacers. The elaboration process of the alloy foam consisted of melting the alloy, immersing the granules in the liquid alloy, air-cooling and then dissolving the salt in boiling water. The matrix obtained with the materials had an as-cast microstructure, and a fine microstructure, which was achieved with a heat treatment applied prior to dissolving the NaCl granules. Samples were tested in compression at a 10-3 s-1 strain rate. The smooth shape of the cells caused that the as-cast microstructure in the matrix produces an elastic behavior, which is described by the equation derived by Ashby for the relative elastic modulus and the relative density of sponges. The same type of cell shape embedded in the fine microstructure produces an elastic behavior in compression that depends on the density, which is typical of very low-density foams, although much lower than those achieved in this study. Compressive behavior is chaotic when cells have sharp shape, regardless microstructure type. The alloy studied with 4 mm mean size cells has a compression behavior like a sponge or low-density foam, when its cell walls have smooth contours, and as-cast or fine microstructure, respectively.

Resumen Se preparó una aleación celular de Zn22Al2Cu con seis densidades diferentes, dos microestructuras y dos formas de células para determinar el efecto de estos factores en su comportamiento compresivo. Como espaciadores se utilizaron gránulos de NaCl con bordes afilados, tal como se adquirieron, y con bordes lisos obtenidos mediante el desbaste de los gránulos adquiridos. El proceso de elaboración de la aleación celular consistió en fundir la aleación, sumergir los gránulos en la aleación líquida, enfriar al aire y luego disolver la sal en agua hirviendo. La matriz obtenida con los materiales tenía una microestructura recién colada y una microestructura fina, que se logró con un tratamiento térmico aplicado antes de disolver los gránulos de NaCl. Muestras se probaron en compresión a una rapidez de deformación de 10-3 s-1. La forma lisa de las células provocó que la microestructura colada en la matriz produjera un comportamiento elástico, que se describe mediante la ecuación derivada por Ashby para el módulo de elasticidad relativo y la densidad relativa de esponjas. El mismo tipo de forma de célula incrustada en la microestructura fina produce un comportamiento elástico en compresión que depende de la densidad, propia de las espumas de muy baja densidad, aunque muy inferiores a las conseguidas en este estudio. El comportamiento en compresión es caótico cuando las células tienen una forma aguda, independientemente del tipo de microestructura. La aleación estudiada con células de tamaño promedio de 4 mm tiene un comportamiento de compresión como una esponja o espuma de baja densidad, cuando sus paredes celulares tienen contornos lisos y una microestructura de colada o fina, respectivamente.

Abstract Borosilicate spheres - Zn22Al2Cu composites with a 2.9 g/cm3 density were prepared to assess whether changes in size affect the compression behaviour, and whether this effect depends on the alloy matrix microstructure. The composite material was manufactured first by alloy melting, then by sphere submersion into the liquid alloy, and finally by air-cooling the resulting mixture to room temperature. The matrix microstructures used separately were as-cast microstructure and fine microstructure. They were characterized by optical and scanning electron microscopies as well as by an energy dispersive X-ray spectroscopy compositional analysis of polished and etched samples. The compression was tested in three samples of each size at a 1 mm/min crosshead speed. The compression curves of composites with fine microstructure in matrix are similar in shape to those of ideal metallic foams, whereas curves of the composites having as-cast microstructure in matrix have a shape like compression curves of Zn and Al2O3 foams. The as-cast microstructure is more susceptible to changes in size than is the fine microstructure. Thus, the foam compression behaviour of borosilicate spheres - Zn22Al2Cu composites changes with the increase in size, and this change depends on the matrix microstructure.

Resumen El material compuesto de Zn22Al2Cu con esferas de borosilicato y densidad de 2.9 g/cm3, fue elaborado para establecer si el cambio de sus dimensiones tiene efecto en su comportamiento ante la compresión, y si este efecto es distinto según la microestructura en la aleación matriz. El material se manufacturo fundiendo primero la aleación, sumergiendo después las esferas en ésta y enfriando paulatinamente la mezcla resultante al aire. Las microestructuras en la matriz fueron por separado de colada y fina. Estas fueron caracterizadas con microscopio optico y electrónico de barrido y análisis composicional por EDS, en muestras pulidas y atacadas químicamente. Se ensayó en compresión tres muestras de cada uno de tres tamanos diferentes a una velocidad de cabezal de 1 mm/min. La forma de la curva en compresión del material compuesto es cercana a la de espumas metalicas ideales, cuando la microestructura en la matriz es fina, y parecida a la de espumas de Zn o Al2O3, cuando la microestructura es de colada. La microestructura de colada es mas susceptible al cambio de dimensiones que la microestructura fina. Luego, el comportamiento en compresion tipo espuma del material compuesto de Zn22Al2Cu con esferas de borosilicato, cambia al aumentar sus dimensiones y es distinto el cambio según la microestructura en su matriz.

In this work it was studied the effect of the process parameters of the electroless nickel plating (substrate immersion time and percentage of added particles into the electroless nickel plating solution) on the properties of electroless Ni-P and composite electroless Ni-P-X (X=SiC y WC). The evaluated properties were: Vickers hardness, microstructure and chemical composition. Steel substrates AISI 1018 were coated, making changes on the quantity of particles (SiC and WC) added to the nickel solution (0.1 to 6 g/L), as well as on the substrate immersion time. The coatings were characterized by means of optical microscopy, OM; scanning electron microscopy, SEM, Vickers hardness testing, HV, and differential scanning calorimetry, DSC. Results shown that is possible to obtain EN coatings with thickness of 23 μm, after 4 h of substrate immersion time and hardness by above of 600 HV100. On the other side, results of CEN coatings shown that the quantity, of codeposited particles of SiC or WC in the coating, is not directly proportional with the concentration of particles into electroless nickel plating solution. Coating thickness of 40.45 μm and 45.30 μm were obtained for codeposited particles of SiC and WC respectively after 4 h of substrate immersion time. Hardness of CEN coatings is very higher than those found in the EN coatings; from 900 to 2400 HV500.

En este trabajo se estudió el efecto de parámetros del proceso de niquelado químico (tiempo y porcentaje de partículas incorporadas al baño de niquelado) sobre las propiedades de recubrimientos de Ni-P y Ni-P-X (X=SiC y WC). Las propiedades evaluadas fueron espesor, microdureza Vickers, microestructura y composición química. Sustratos de acero AISI 1018 se recubrieron modificando la concentración de partículas (SiC y WC) en el baño de niquelado (0.1 a 6 g/L) y el tiempo de inmersión dentro de la solución de niquelado. Se caracterizaron los recubrimientos obtenidos mediante Microscopia Óptica, MO, Microscopia Electrónica de Barrido MEB, microdurómetro y Calorimetría Diferencial de Barrido, CDB. Los resultados muestran que con las condiciones experimentales seleccionadas, se obtienen recubrimientos de niquelado simple con 23 μm de espesor después de 4 h de inmersión y durezas superiores a 600 HV100. Al incorporar partículas duras en el baño de niquelado, se observa un incremento no lineal de la concentración de partículas codepositadas (SiC y WC) con el incremento la concentración de partículas en el baño, obteniendo espesores de recubrimiento de 40.45 μm y 45.30 μm cuando se adicionan SiC y WC respectivamente, durante 4 horas de inmersión. Las microdurezas de los recubrimientos compuestos fueron muy superiores a las del niquelado simple, con valores entre 900 - 2400 HV500.

Dynamic Mechanical Analysis (DMA) is traditionally a standard method in polymer analysis. This technique is very sensitive to changes in materials properties, like glass transition in polymers. It can be used to measure phase difference (tan δ), storage modulus (E'), loss modulus (E") and recently transformation temperatures for metal alloys. Three different alloys: Zn-21%Al-2%Cu, Cd-17%Zn and Sn-38%Pb, each one in a superplastic and non-superplastic condition have been studied using Dynamic Mechanical Analysis (DMA). Results showed a clear peak of the loss modulus which is related to the superplastic temperature for each analyzed alloy. It is possible that the increase of the loss modulus is related with the accommodation of grain boundaries from non-sliding state to sliding state. The activation of a higher number of grain boundaries can be connected with a lower shear stress required to overcome the cohesion energy between grains at the superplastic temperature.

El Análisis Mecánico Dinámico (DMA) es un método que tradicionalmente se utiliza para el análisis de polímeros. Está técnica es muy sensible a cambios en las propiedades de los materiales, como la transición vítrea en polímeros. Se puede utilizar para evaluar el ángulo de desfasamiento (tan δ), el módulo de almacenamiento (E') el módulo de pérdida (E") y recientemente las temperaturas de transformación en aleaciones metálicas. Se utilizó DMA para estudiar tres diferentes aleaciones: Zn-21%Al-2%Cu; Cd-17%Zn y Sn-38%Pb, cada una en condición superplástica y no superplástica. Los resultados mostraron la presencia de un pico en la curva de módulo de pérdida el cual se puede relacionar con la temperatura superplástica para cada una de las aleaciones analizadas. Es posible que el incremento en el módulo de pérdida se relacione con procesos de reacomodamiento de bordes de grano desde un estado de no-deslizamiento hacia un estado de deslizamiento. La activación de un gran número de bordes de grano puede relacionarse con la disminución en el esfuerzo cortante requerido para vencer la energía de cohesión entre granos cuando el material se encuentra en la temperatura superplástica.

By using transmission electron microscopy (TEM) technique was established the phase transformations kinetic of a Zn-Al eutectoid alloy solidified rapidly. The phase transformations experiments were realized and filmed in situ, at heating and cooling, into a transmission electron microscope. The kinetic was established considering only the Johnson-Mehl mathematical model, y = 1 - <img src="../../../../../img/revistas/rmf/v52n5/a8s3.jpg">, where y is the fraction transformed, kis the rate constant reaction and n is the reaction order; y was determined by measuring area increase of the high temperature β phase, with regard to time, at video images of phase transformations; n and k are functions of y and t.

Usando la técnica de microscopía electrónica de transmisión (MET), se estableció la cinética de la transformación de fase de una aleación eutectoide Zn-Al solidificada rápidamente. Los experimentos de transformación de fase, en calentamiento y en enfriamiento, se realizaron y filmaron in situ en un microscopio electrónico de transmisión. La cinética se estableció considerando solamente el modelo matemático de Johnson-Mehl, y = 1 - <img src="../../../../../img/revistas/rmf/v52n5/a8s3.jpg">, donde y es la fracción transformada, k la constante de rapidez de reacción y n el orden de reacción; y se determinó midiendo el incremento de área de la fase β de alta temperatura, con respecto al tiempo, en las imágenes obtenidas de los videos de las transformaciones de fase; n y k son función de y y t.