Characterisation of a cast iron alloy produced with the addition of TiC nanoparticles

El objetivo en la industria metalúrgica es mejorar simultáneamente la resistencia, la ductilidad y la tenacidad de las aleaciones de fundición de hierro. Un enfoque prometedor es la adición de nanopartículas (NP) con alta dureza y resistencia térmica, como el carburo de titanio (TiC), que, según se ha informado, mejora las propiedades mecánicas de las aleaciones base hierro.

En este estudio se produjo una aleación base con alto contenido de Mg y bajo contenido de Si y se refundió con aditivos en un horno de colada centrífuga para fundir dos medallas. Una se produjo sin NP, mientras que la otra contenía un 3,8 % de NP de TiC (de unos 20 nm de diámetro). Las nanopartículas se introdujeron en crisoles de Ni para asegurar una buena humectabilidad (dispersión homogénea de las partículas) y evitar la aglomeración.

Las microestructuras de ambas piezas se analizaron mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM). Ambas exhibieron una matriz con una alta fracción de carburos, áreas de martensita y pocas partículas de grafito, algunas con formas degeneradas. La pieza fundida con nanopartículas de TiC mostró ligeramente menos partículas de grafito que la que no las tenía. Las partículas de grafito se encontraron principalmente en las áreas centrales de ambas piezas fundidas debido a la menor velocidad de solidificación. Las partículas no grafíticas se clasificaron en seis clases de composición, que a menudo contenían Mg o Ti. La densidad media de las partículas no grafíticas fue similar en ambas piezas fundidas (20000-25000 mm−2), pero la composición varió con la adición de nanopartículas.

En la pieza fundida sin nanopartículas, los compuestos dominantes fueron (Mg, Si, O, P, RE), mientras que en la pieza fundida con nanopartículas de TiC, la clase principal fue (Ti, C). El tamaño de las partículas (Ti, C) osciló entre 140 y 430 nm, aproximadamente de 7 a 20 veces mayor que el de las partículas de TiC añadidas.

Financiación: Este estudio forma parte del proyecto MARENA, liderado por BETSAIDE S.A.L. y participado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN y el Departamento de Química Inorgánica de UPV/EHU, se encuentra financiado por financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) dentro del programa RETOS-COLABORACIÓN.