M3 Materiales Compuestos de Matriz Metálica Particulados (MMC, Hardmetals)

Tópico

Este compuesto de matriz metálica particulado, cuyo arquetipo es el carburo de tungsteno ligado con cobalto, está formado por un refuerzo cerámico particulado embebido en una matriz metálica dúctil, y ambos se densifican juntos mediante sinterización en fase líquida. Que este compuesto se densifique por sinterización en fase líquida hace que este modelo reutilice, para describir ese proceso, el mismo mecanismo de densificación en fase líquida que ya emplea, con el mismo propósito, otro modelo de este conjunto: en este compuesto, es el propio ligante metálico el que funde a la temperatura de sinterización y actúa como esa fase líquida, humedeciendo las partículas del refuerzo cerámico y permitiendo que el compuesto densifique de la misma manera en que densificaría un cerámico con un fundente fundido entre sus partículas.

Una vez que este compuesto ya densificó, es el camino libre medio del ligante —la distancia promedio que separa, a través del ligante metálico, a las partículas cerámicas vecinas entre sí— el que determina la dureza del compuesto, según la relación de Lee-Gurland. Que el camino libre medio del ligante sea menor, con las partículas cerámicas más próximas entre sí y menos ligante metálico entre ellas, hace que la dureza del compuesto sea mayor, porque es el refuerzo cerámico duro el que domina más el comportamiento del compuesto; que el camino libre medio del ligante sea mayor, hace que la dureza sea menor, porque es el ligante metálico dúctil, más blando, el que domina más ese comportamiento.

Ese mismo camino libre medio del ligante determina, además, la tenacidad del compuesto, pero según una relación empírica inversa a la que determina su dureza: que el camino libre medio del ligante sea menor hace que la tenacidad del compuesto sea menor, porque queda menos ligante metálico dúctil disponible para absorber energía durante la fractura; que el camino libre medio del ligante sea mayor, hace que la tenacidad sea mayor, porque queda más ligante metálico dúctil disponible para esa misma absorción de energía. Que este mismo parámetro determine la dureza y la tenacidad en sentidos opuestos hace que ajustar uno de los dos, mediante la proporción de refuerzo cerámico y ligante metálico, sea siempre a costa del otro.

Por eso este modelo, con la sinterización en fase líquida con la que se abrió, reutiliza íntegramente el mecanismo de densificación que ya describen dos modelos distintos, uno de este mismo conjunto y otro del conjunto equivalente para metales. Que el camino libre medio del ligante sea, según Lee-Gurland, el mismo parámetro que determina tanto la dureza como la tenacidad del compuesto hace que ajustar una de esas dos propiedades sea siempre, en este compuesto, a costa de la otra.

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