Determination of the Latent Heat of Fusion and the Solidification Path of a Hypoeutectic Al Based Alloy Using the Energy Balance Method

Abstract

En este trabajo se aplica el método de análisis de curvas de enfriamiento asistido por computadora llamado Balance de Energía Metal/Molde (MEB) a una aleación hipoeutéctica de Al-7.5% Si para determinar el calor latente de fusión y la ruta de solidificación de esta aleación y comparar sus predicciones con respecto a los valores de calor latente reportados en la literatura. Para tal efecto, se preparó la aleación líquida en un crisol de carburo de silicio dentro de un horno eléctrico, utilizando cargas de aluminio y silicio de pureza comercial. La composición química de la aleación se controló utilizando un espectrómetro de emisión por chispa. Se utilizaron moldes cilíndricos de acero inoxidable para contener a las muestras de aleaciones líquidas. Una vez que se preparó la aleación líquida y el molde, la muestra líquida se transfirió al molde y los termopares se insertaron en la muestra y en el molde para obtener sus curvas de enfriamiento durante el enfriamiento y la solidificación de la muestra. Las curvas de enfriamiento fueron procesadas numéricamente por el método MEB, basado en balances de energía aplicados al sistema compuesto muestra de aleación liquida / molde. Las curvas de enfriamiento obtenidas para la muestra de aleación bajo estudio también se procesaron numéricamente utilizando dos de los métodos de análisis de curvas de enfriamiento newtonianos más utilizados, con el propósito de comparar sus rendimientos en la determinación del calor latente de solidificación y en la evolución de la fracción sólida. Los resultados obtenidos en este trabajo sugieren que el método MEB presenta un mejor desempeño en la determinación del calor latente de fusión y predice evoluciones de fracción sólida similares a las predichas por los métodos newtonianos convencionales.