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Artículos Invitados


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2012, 32(1): 2-11

EFECTO DEL Si EN LA ESTABILIDAD TÉRMICA DEL TiC EN ALUMINIO FUNDIDO
(EFFECT OF Si ON THE THERMAL STABILITY OF TiC IN MOLTEN ALUMINIUM)

Victor Hugo Lopez Morelos, Richard Andrew Kennedy, Rafael Garcia, Jorge A Verduzco

Online: 12-09-2011

GA-182

Abstract


Con el propósito de valorar el efecto del Si en la estabilidad térmica del TiC en aluminio líquido, se incorporaron partículas de TiC en baños de aluminio de alta pureza y en una aleación Al-7%Si. Los materiales compuestos fueron sometidos a tratamientos térmicos en el intervalo de temperaturas entre 500°C y 1000°C por tiempos de 48 y 6 horas para la matriz de aluminio y la aleación, respectivamente. Las muestras fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y análisis de imágenes. Los resultados revelaron que el TiC reacciona lentamente en el estado sólido, pero la reacción se incrementa en el estado líquido con la temperatura a un máximo a 725°C y 800°C para el Al y la aleación, respectivamente. El resultado de la degradación del TiC en los baños de aluminio es la precipitación y crecimiento de intermetálicos Al-Ti y Al-Ti-Si en forma de bloques angulares y pequeños bloques de Al4C3. Estos últimos, envuelven las partículas remanentes de TiC cuando la degradación es severa. A temperaturas superiores a 725°C, la reacción entre el TiC y el Al para formar TiAl3 y Al4C3 disminuyó y entre 800°C y 1000°C, la disolución del TiC en Al produce principalmente Al4C3 en menores cantidades conforme la temperatura se incrementa. En la aleación Al-7%Si, esta tendencia se observó a temperaturas superiores a 800°C. Los análisis por espectroscopía de rayos X de los intermetálicos formados en la aleación y difracción de rayos X de las muestras tratadas térmicamente indicaron una composición promedio TiAl2.39Si0.39 con la estructura cristalina del intermetálico TiAl3. La comparación de las fracciones de TiC remanentes en los baños de aluminio revelan que el Si acelera la cinética de la reacción de disolución del TiC y que el mecanismo es diferente a “bajas” y “altas” temperaturas.

In order to assess the effect of Si on the thermal stability of TiC in molten Al, TiC particles were incorporated into Al melts of high purity and Al-7wt.%Si. The composites were heat treated between 500°C and 1000°C and held at temperature for 48 and 6 h for the pure Al matrix and the Al-7wt.%Si alloy, respectively. The samples were characterised by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and image analysis. The findings revealed that TiC slowly reacts in solid state, but the reactivity increases in liquid state with temperature to a maximum at 725°C and 800°C for pure Al and the Al-7wt.%Si alloy, respectively. The degradation of TiC particles in the Al melts resulted in the precipitation and growth of intermetallics into blocky shapes and little blocks of Al4C3. The latter phase was seen to coat the remaining TiC particles in heavily reacted samples. At temperatures larger than 725°C, the reaction between TiC and Al to form TiAl3 and Al4C3 decreased and between 800°C and 1000°C, dissolution of TiC in Al produces Al4C3 in decreasing levels as the temperature increases. In the Al-7wt.%Si alloy, this tendency was observed at temperatures larger than 800°C. Energy dispersive X-ray analysis of the intermetallics formed in the Al-7wt.%Si alloy and X-ray patterns of the heat treated samples indicated an average composition of TiAl2.39Si0.39 with the crystalline structure of the TiAl3 phase. Comparison of the remaining TiC fractions in the Al melts reveal that Si enhances the kinetics of the dissolution of TiC and that the mechanism is different at “low” and “high” temperatures.


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