Diagramas de fases experimentales binarios y ternarios en aleaciones de base Zr

Abstract

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos del estudio experimental del diagrama de fases binario hierro-circonio (Fe-Zr) a 1200 °C y los diagramas de fases ternarios de los sistemas hierro-estaño-circonio (Fe-Sn-Zr) a 800 °C, hierro-niobiocirconio (Fe-Nb-Zr) a 1000 °C y 1200 °C. En metalurgia, para la determinación de las propiedades mecánicas, de las microestructuras finales y otras propiedades en los materiales sometidos a diferentes tratamientos térmicos, es común la utilización de diagramas de fases. Estos constituyen herramientas que aportan información al mismo tiempo que facilitan la elección de los materiales para una determinada aplicación tecnológica. Los diagramas de fases representan las relaciones entre la estructura, la composición y las cantidades de fases en equilibrio. Aunque en cualquier sistema real se producirán apartamientos del equilibrio, el conocimiento del estado de equilibrio es el punto de partida para entender la mayoría de los procesos. En este trabajo se analizan las fases presentes y sus relaciones de equilibrio, partiendo del conocimiento de los diagramas binarios Fe-Zr, Sn-Zr, Nb-Zr, Fe-Sn, Fe-Nb y Nb-Sn y ternarios, correspondientes a los sistemas de interés. Para realizar el trabajo experimental se diseñó y fabricó un conjunto de aleaciones binarias y ternarias utilizando un horno de arco, mediante dos procedimientos diferentes. Las muestras así obtenidas se examinaron con distintas técnicas complementarias: observación metalográfica (con microscopía óptica y electrónica de barrido), microanálisis cuantitativo con microsonda electrónica, microanálisis cualitativo con microscopio electrónico de barrido y espectrometría de rayos X por dispersión en energía, difracción de rayos X con equipo de laboratorio, difracción de rayos X con luz sincrotrón y difracción de neutrones. Se exponen finalmente los diagramas de fases resultantes para cada uno de los sistemas, aportando datos a los propuestos por estudios anteriores. Se informa y discute sobre las fases binarias y ternarias encontradas.