Study Experimental and Numerical Simulations of the Micro-hardness Tests in AL-FE alloy in Different Laser Beam Scanning

Abstract

espanolEn la aleacion de Al-2,0 % Fe se realizo el tratamiento de refundicion superficial con laser (RSL) para investigar las muestras con capas tratadas y no tratadas con diferentes velocidades de barrido con rayos laser, entre ellas, 80, 100 y 120 mm/s, respectivamente. En este articulo se presentaron y discutieron las caracteristicas microestructurales utilizando las tecnicas FEG y EDS. Ademas se llevaron a cabo experimentos y de simulacion numerica por MEF de las indentaciones piramidales de la superficie tratados y no tratados con LSR. En la seccion transversal de la muestra tratada con barrido lento de rayos laser y, especificamente en la geometria de la piscina fundida, la microestructura presentaba caracteristicas de crecimiento columnar y tambien muestra muchas nanoporosidades. Sin embargo, con barrido de rayo laser alto, la microestructura muestra una disposicion celular con grano fino, no obstante, la concentracion de nanoporosidades y el tamano de la geometria de la piscina fundida se redujeron ligeramente. Ademas, las medidas de la microdureza en la zona tratada con RSL aumento ligeramente en funcion del aumento de la velocidad del rayo laser, pero la microdureza fue mucho mayor que en la muestra no tratada. Tambien, se calculo con exito el modelaje de la indentacion de la microdureza con el software COMSOL de la muestra tratada por RSL y no tratada por el metodo de elementos finitos. Por lo tanto, se encontro un buen acuerdo entre los datos experimentales y los simulados. EnglishIn the Al–2.0 wt.%Fe alloy the laser surface remelting (LSR) treatment was executed to investigate the treated and untreated layers areas, at different laser beam scanning, among them, 80, 100 and 120 mm/s, to respect, was presented and discussed about microstructural characteristics using the FEG and EDS techniques, and numerical experiments of pyramidal indentations of the LSR-treated systems were conducted using the FEM method. In the sample-treated cross-sectional area, the microstructure presented a columnar growth characteristic, a lot of nano-porosities and large size of the molten pool geometry in low laser beam scanning, however, in high laser beam scanning, the microstructure consisted of a cellular arrangement or fine-grained microstructure, the nano-porosities concentration and the molten pool geometry are slightly decreased. Besides, the micro-hardness in the LSR-treated area increased slightly as a function of increase of the laser beam scanning, but, the micro-hardness was much higher than the untreated sample. Meanwhile, modeling of indentation on COMSOL of the LSR-treatment by finite element method of the micro-hardness was successfully calculated. Therefore, a good agreement was found between experimental and simulated data.