Remelting of aluminium with the addition of AlTi5B1 and AlTi3C0,15 grain refiners

Refusión de aluminio con adición de refinadores de grano AlTi5B1 y AlTi3C0,15

Se observó que la concentración de boro en el aluminio con la adición del refinador de grano AlTi5B1 disminuye durante la refundición como consecuencia de la sedimentación de las partículas de TiB₂ debido a la gravedad. Las partículas de TiB₂ que permanecen en el aluminio tras cuatro refundiciones muestran un menor efecto del refinamiento de grano en comparación con las muestras no refundidas con el mismo contenido de TiB₂. También se observó que las partículas de TiC siguen presentes en el aluminio con la adición del refinador de grano AlTi3C0,15 después de cuatro refundiciones y probablemente participan en la nucleación de los granos α-Al.

INTRODUCCIÓN

Es bien sabido que los metales y las aleaciones suelen solidificar con una estructura de grano grueso y columnar en condiciones normales de fundición. En la industria, el refinamiento del grano es una forma habitual de conseguir una estructura de grano fino adecuada y uniforme en las aleaciones de aluminio forjado. Los refinadores de grano más utilizados se basan en Al-Ti-B, especialmente Al-5wt.%Ti-1wt.%B (AlTi5B1). Los refinadores de grano AlTi5B1 se componen de una matriz α_Al, partículas Al₃Ti y TiB₂ [1]. Los refinadores de grano basados en Al-Ti-B son muy eficaces, pero sufren envenenamiento en presencia de Zr, y también de algunos otros elementos [2]. Por esta y otras razones, ha aumentado el interés por el uso de refinadores de grano alternativos basados en Al-Ti-C, por ejemplo, Al-3wt.%Ti-0,15wt.%C. Los refinadores de grano AlTi3C0,15 se componen de una matriz α_Al, partículas Al₃Ti y TiC [3]. Las partículas de TiC, que se introdujeron mediante refinadores de grano basados en Al-Ti-C, se encontraron en los centros de grano de las piezas fundidas de aluminio [4]. Se ha descubierto que la fase TiC es inestable en las condiciones típicas del afino de grano, pero la tasa de sustitución del TiC por Al₄C₃ es lenta y no afecta significativamente al afino de grano a bajas temperaturas y tiempos de mantenimiento cortos [5-7].

También se sabe que el efecto del refinamiento de grano AlTi5B1 es mucho menor de lo esperado si la masa fundida con refinamiento de grano se mantiene durante más tiempo. Este fenómeno suele denominarse desvanecimiento. En consecuencia, esto significa que el número de sitios nucleantes potentes disminuye con el tiempo de mantenimiento [2]. Esto se suele atribuir a la disolución o sedimentación/flotación (o ambas) de las partículas nucleantes durante el mantenimiento prolongado [2]. Los resultados de Wang et al. muestran que el contenido de Ti y B en la fusión refinada de grano Al-Ti-B disminuye con el tiempo de mantenimiento y la agitación de la fusión puede recuperar el contenido de Ti y B en la fusión [8]. La agitación continua puede evitar el desvanecimiento en la fusión de aluminio refinado de grano Al-Ti-B [8,9].