Formación del Patrón de Dendritas de Al-Zn Impulsado por la Energía Interfacial Sólido-Líquido

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Ciencia de la Solidificación
• Cristalografía

Sus antecedentes:

• La energía interfacial sólido-líquido es crucial para las propiedades del material durante las transiciones de fase.
• Comprender la anisotropía de la energía interfacial es clave para controlar la evolución microestructural.
• Las aleaciones de Al-Zn sirven como un sistema modelo para estudiar fenómenos de solidificación.

Objetivo del estudio:

• Caracterizar cuantitativamente la anisotropía de la energía interfacial sólido-líquido en una aleación de Al-30 % en peso de Zn.
• Vincular la anisotropía de la energía interfacial con la formación de morfologías de dendritas específicas.
• Proporcionar información mecanicista sobre la inestabilidad morfológica de las aleaciones de Al-Zn.

Principales métodos:

• Se utilizó el método mejorado de la forma de equilibrio para el análisis de la energía interfacial.
• Se empleó microtomografía computarizada de rayos X (TC) para la visualización microestructural 3D.
• Se aplicó análisis de imágenes digitales con series de Fourier y armónicos cúbicos para la extracción de parámetros de anisotropía.

Principales resultados:

• Se determinaron los parámetros de anisotropía bidimensional y tridimensional (ε₄, ξ₁, ξ₂).
• Se identificó la energía interfacial máxima en las direcciones ⟨100⟩ y ⟨110⟩.
• Se observó una rigidez interfacial mínima en las direcciones ⟨100⟩ y ⟨110⟩, lo que se correlaciona con morfologías hiperramificadas.

Conclusiones:

• La anisotropía de la energía interfacial influye directamente en la formación del patrón de dendritas.
• La casi equivalencia en rigidez entre las direcciones ⟨100⟩ y ⟨110⟩ promueve la inestabilidad morfológica.
• Esta investigación ofrece evidencia cuantitativa del papel de la anisotropía interfacial en la solidificación.