Fractional gas analysis procedure for determining the contents of oxide and nitride phases in ALNICO alloys

Procedimiento de análisis fraccional de gases para determinar el contenido de fases de óxido y nitruro en aleaciones ALNICO

Se desarrolla un procedimiento de análisis fraccional de gases para estimar el contenido de inclusiones de óxido y nitruro en aleaciones de Alnico producidas a partir de residuos de producción. Se considera el efecto de la temperatura y el tiempo de mantenimiento de la masa fundida antes del vertido sobre el contenido de inclusiones de impurezas de óxido y nitruro. El contenido de inclusiones de SiO₂ en Alnico depende principalmente del tiempo de mantenimiento antes del vertido y disminuye al aumentar el tiempo de mantenimiento, mientras que el contenido de inclusiones de Al₂O₃ disminuye al aumentar tanto la temperatura como el tiempo de mantenimiento. El contenido de inclusiones de TiN disminuye al aumentar el tiempo de mantenimiento. Al aumentar la temperatura de mantenimiento, el contenido de inclusiones de nitruro disminuye sólo con el aumento del tiempo de mantenimiento.

INTRODUCCIÓN

La tecnología de producción de las aleaciones Fe-Al-Ni-Co-Ti (destinadas a los imanes permanentes de Alnico) debe proporcionar unas composiciones dadas y una longitud máxima de las dendritas (cristales columnares) que viene determinada por el contenido mínimo de impurezas, en particular, inclusiones no metálicas que refinan la macroestructura de los imanes [1, 2]. Cabe señalar que las aleaciones Fe-Al-Ni-Co-Ti se solidifican con la formación de soluciones sólidas monofásicas; el proceso no es de equilibrio [3]. La composición necesaria para alcanzar los cristales columnares viene determinada por la distribución de los componentes principales durante la solidificación direccional, es decir, los procesos de segregación, que están relacionados con los coeficientes de distribución de los componentes y la velocidad de enfriamiento de las aleaciones en el intervalo de temperaturas de solidificación [4]. La longitud de los cristales columnares también está determinada por el contenido óptimo de elementos de aleación modificadores, como S, C, Si, y el contenido mínimo de impurezas [5, 6].

En la actualidad, los problemas existentes, como la economía de recursos y la disminución de los elevados costes de los materiales magnéticos duros, determinan la necesaria utilización de los residuos de producción. En este trabajo, estudiamos imanes preparados a partir de residuos de Alnico en lugar de a partir de materiales de carga puros (esto permite disminuir sustancialmente el coste primo del producto final) y, por tanto, analizamos la estructura de dichos imanes con el fin de revelar regularidades del efecto de la temperatura y el tiempo de mantenimiento de los fundidos de Alnico antes del colado sobre el contenido de inclusiones de impurezas de óxido y nitruro en los lingotes. El objetivo de este estudio es desarrollar un procedimiento analítico, a saber, la técnica de análisis fraccional de gases (FGA), que permita revelar el efecto de los elementos no metálicos de impureza en la formación de la estructura columnar en las aleaciones de Alnico.