Effect of particle size and Mg content on the processing parameters of Al–Si–Mg/SiCp composites processed by pressureless infiltration
J.A. Aguilar–Martínezª*, M.B. Hernándezb, J. Castillo–Torresc, and M.I. Pech–Canuld
ª Instituto de Minería, * e–mail: jaguilar@nuyoo.utm.mx
b Instituto de Diseño,
c Instituto de Física y Matemáticas, Universidad Tecnológica de la Mixteca, Carretera a Acatlima Km. 2.5, 69000 Oaxaca, México.
d Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN–Unidad Saltillo, Carr. Saltillo–Mty Km 13 Apartado Postal 663, Saltillo Coahuila, México, 25000.
]]>Recibido el 8 de marzo de 2007
Aceptado el 4 de mayo de 2007
Abstract
The effect of the following processing parameters, namely SiC particle size (20 and 75 µm) and Mg content (3 and 6 wt.%), on residual porosity and on the degree of infiltration for SiCp preforms by Al–Si–Mg alloys were investigated and quantified (here the subscript p means particles). The contribution of each of these parameters to the infiltration mechanism was determined employing an analysis of variance (ANOVA), and the effect of the levels of each parameter was examined using a surface response analysis. ANOVA results show that particle size is the parameter that most significantly affects the degree of infiltration and residual porosity. A surface response analysis shows that the degree of infiltration increases with an increase in magnesium content. The increasing rate in the degree of infiltration is higher for 20 µm than for 75 µm of SiC, whereas residual porosity diminishes with decreasing particle size; these two effects occur for both Mg concentrations in the alloy. Accordingly, the optimum parameters for a maximum degree of infiltration as well as for a minimum residual porosity are 20 µm SiC powders and 6 wt.% Mg in the alloy.
Keywords: Degree of infiltration; processing parameters; surface response analysis; Al–Si–Mg Alloy.
Resumen
Se investigaron y cuantificaron los efectos de los siguientes parámetros de procesamiento, es decir el tamaño de partícula de SiC (20 y 75 µm) y el contenido de Mg (3 y 6% en peso), sobre el grado de infiltración para preformas de SiCp con aleaciones de Al–Si–Mg y sobre la porosidad residual (aquí el subíndice p significa partículas). La contribución de cada uno de estos parámetros al mecanismo de infiltración se determinó empleando análisis de varianza (ANOVA), y el efecto de los niveles de cada parámetro se estudió usando análisis de respuesta de superficie. Los resultados de ANOVA muestran que el tamaño de partícula es el parámetro que más significativamente repercute sobre el grado de infiltración y la porosidad residual. Los análisis de respuesta de superficie muestran que el grado de infiltración aumenta al incrementar el contenido de magnesio. La razón de aumento en el grado de infiltración es mayor para 20 µm que para 75 µm de SiC, mientras que la porosidad residual decrece con la disminución del tamaño de partícula; estos dos efectos ocurren para ambas concentraciones de Mg en la aleación. Por consiguiente, los parámetros óptimos para el grado máximo de infiltración así como para la porosidad residual mínima son 20 µm para el tamaño de partícula de SiC y 6% en peso de Mg en la aleación.
]]> Descriptores: Grado de infiltración; parámetros de procesamiento; análisis de respuesta de superficie; aleación de Al–Si–Mg.
PACS: 81.20.–n; 81.05.Mh; 81.05.Ni
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Acknowledgements
The authors gratefully acknowledge financial support from the National Council of Science and Technology (CONACyT) in México and Microabrasivos de México for supplying the SiC powders.
References
]]>1. B. Srinivasa Rao and V. Jayaram, J. Mater. Res. 16 (2001) 2906. [ Links ]
2. M.K. Aghajanian, M.A. Rocazella, J.T. Burke, and S.D. Keck, J. Mater. Sci. 26 (1991) 447. [ Links ]
3. T. Iseki, T. Kameda, and T. Maruyama, J. Mater. Sci. 19 (1984) 1692. [ Links ]
4. V. Laurent, D. Chatain, and N. Eustathopoulos, J. Mater. Sci. 22 (1987) 244. [ Links ]
5. D. J. Lloyd, H. Lagage, A. McLeod, and P.L. Morris, Mater. Sci. Eng. A107 (1989) 73. [ Links ]
6. M.I. Pech–Canul, R.N. Katz, and M.M. Makhlouf, J. Mater. Proc. Tech. 108 (2000) 68. [ Links ]
7. B.C. Pai, Geetha Ramani, R.M. Pillai, and K.G. Satyanarayana, J. Mater. Sci. 30 (1995) 1903. [ Links ]
8. A. Zulfia and R.J. Hand, Mater. Sci. Tech. 16 (2000) 867. [ Links ]
9. M.I. Pech–Canul, R.N. Katz, and M.M. Makhlouf, J. Metall. Mater. Trans. A 31A (2000) 565. [ Links ]
10. J.C. Lee, S.B. Park, H.K. Seok, C.S. Oh, and H.O. Lee, Acta Materialia 46 (1998) 2635. [ Links ]
11. H. Ribes, M. Suéry, G. L'Espérance, and J.G. Legoux, Metall. Trans. 21A (1990) 2489. [ Links ]
12. J.C. Lee, J. Pyoung Ahn, Z. Shi, Y. Kim, and H.I. Lee, Metall. Mater. Trans. 31A (2000) 2361. [ Links ]
13. J. A. Aguilar–Martínez, M.I. Pech–Canul, M. Rodriguez, and J.L. De La Peña, J. Mater. Sci. 39 (2004) 1025. [ Links ]
14. W.J. Diamond, Practical Experiment Designs for Engineers and Scientists (John Wiley and Sons Inc. New York, 2001). [ Links ]
15. M. Rodríguez–Reyes, M.I. Pech–Canul, E.E. Parras–Medécigo, and A. Gorokhovsky, Mater. Lett. 57 (2003) 2081. [ Links ]
16. W.D. Kingery, H.K. Bowen, and D.R. Uhlmann. Introduction to Ceramics (John Wiley and Sons Inc. New York, 1976). [ Links ] ]]>