Efecto del gradiente de porosidad en la permeabilidad y conductividad térmica de materiales sinterizados de Ti6Al4V

Abstract

"Los materiales con porosidad a gradiente tienen una amplia área de aplicaciones industriales. Donde las características de la porosidad interna son muy importantes para determinar sus propiedades. Este trabajo estudia las características de la porosidad de muestras que contienen porosidad a gradiente mediante microtomografía de rayos X. También se evalúa el efecto de la porosidad en la permeabilidad y la conductividad térmica mediante la realización de simulaciones numéricas en la microestructura real 3D obtenida del análisis de imágenes. Las muestras fueron fabricadas de 1 mm de diámetro y 1 mm de altura, mediante el uso de polvos Ti6Al4V con diferente tamaño de partícula, luego sinterizadas a 1260 °C con un tiempo de permanencia de 5 minutos bajo argón. La adquisición de las imágenes en 3D se realizó con un microtomógrafo con una resolución de vóxel de 1 μm. Las simulaciones numéricas de permeabilidad y conductividad térmica se realizaron con el software Avizo®, que se ejecutó teniendo en cuenta las características reales en 3D de la muestra. Se encontró que la fracción de porosidad es más baja para la capa compuesta de partículas más pequeñas, así como el tamaño de poro. La permeabilidad se vio afectada por el cambio en el tamaño de poro y se redujo 10 veces en la capa compuesta de partículas más pequeñas en comparación con la de las partículas más gruesas. Por el contrario, la conductividad térmica se reduce en la capa de partículas gruesas. Se concluyó que es posible fabricar materiales con porosidad de gradiente que, como consecuencia, genera propiedades de gradiente."