Comportamiento en cavitación y su impacto en corrosión de bronces de elevada aleación

Abstract

En este Trabajo de Fin de Grado se ha realizado la comparación del comportamiento frente a la acción sinérgica de cavitación (que provoca un daño mecánico), y su impacto en corrosión (daño químico) con pérdida de material, en dos bronces de elevada aleación empleados en ambientes marinos: el bronce al aluminio y níquel (NAB, Nickel Aluminium Bronze) y el bronce al aluminio y manganeso (MAB, Manganese Aluminium Bronze) con diferentes microestructuras, inducidas tras aplicar diferentes tratamientos térmicos. Asimismo, se ha estudiado los materiales en estado de recepción, piezas de moldeo, que se considerarán de referencia. Las probetas de ensayo se prepararon siguiendo un protocolo de preparación metalográfica para observar y caracterizar sus microestructuras. Posteriormente, tras la observación y evaluación de los materiales tras los tratamientos térmicos, fueron sometidos al proceso de cavitación en un baño de ultrasonidos, de 40kHz de frecuencia y 100 W de potencia, durante diferentes intervalos de tiempo, y en dos tipos de electrolitos diferentes: agua sintética de mar, empleando la solución de 3,5% de NaCl, y agua sintética muy acidulada, 8% de NaCl, para evaluar el comportamiento en ambientes más o menos agresivos y analizar el posible efecto del ambiente agresivo en la respuesta mecánica del material, evaluando la posible capacidad protectora de los productos de corrosión formados. Por último, realizamos una segunda observación tras los ensayos de cavitación, para evaluar el daño mecánico y la posible influencia de los diferentes accidentes microestructurales. Con todo ello, se ha establecido un patrón de daño relacionándolo con la microestructura del material y la tipología de ambiente elaborando una serie de conclusiones determinantes en el estudio y empleo de estos bronces en el ámbito marino.

In this Bachelor´s Thesis, a comparison has been conducted regarding the behavior concerning the synergistic action of cavitation (causing mechanical damage) and its impact on corrosion (chemical damage) resulting in material loss. This study was performed on two highly alloyed bronces commonly used in marina environments: Nickel Aluminium Bronze (NAB) and Manganese Aluminium Bronze (MAB). These alloys possess different microstructures induced by applying various heat treatments. Additionally, the study included an analysis of the materials in their as-received state as well as mold samples, which are considered as references. Test specimens were prepared following a metallographic preparation protocol to observe and characterize their microstructures. Subsequently, after the observation and evaluation of the materials following the heat treatments, they were subjected to a cavitation process in and ultrasonic operating at 40kHz frequency and 100W power, for varying time intervals. This process was conducted using two different electrolytes: synthetic seawater solution containing 3.5% NaCl, and highly acidic synthetic water containing 8% NaCl. This aimed to assess the behavior in more or less aggressive environments and analyze the potential effect of the aggressive environment on the material`s mechanical response, evaluating the possible protective capacity of the corrosion products formed. Finally, a second observation was made after the cavitation tests to evaluate the mechanical damage and the potential influence of the different microstructural features. Consequently, a pattern of damage related to the material`s microstructure and the typology of the environment was established, leading to a series of conclusive findings regarding the study and application of these bronzes in marine settings.