6% Titanio Aluminio

Para lograr un refinamiento de grano efectivo en aleaciones de fundición de aluminio; la tasa de adición de la aleación madre 6% Titanio Aluminio se calcula para alcanzar niveles de titanio en la fusión de 0,10-0,20% (1000-2000 ppm). Para una fusión de 100 kg que requiere 0,15% de Ti; se necesitan 0,15 kg de titanio puro; que equivalen a 2,5 kg de aleación madre al 6%. En aleaciones forjadas de aluminio donde el titanio se usa principalmente como refinador de grano; los niveles son típicamente más bajos; 0,01-0,03% de Ti; pero se complementan con boro para obtener un refinamiento más efectivo mediante la formación de TiB2. La sobreaddición de titanio por encima de 0,25% puede causar la formación de partículas gruesas de TiAl3 que reducen la ductilidad.

El refinamiento de grano con titanio solo y con la combinación titanio-boro difieren en mecanismo; efectividad y campo de aplicación. El titanio solo funciona mediante la formación de partículas de TiAl3 que actúan como núcleos de solidificación; pero la efectividad del refinamiento disminuye con el tiempo (fading) a medida que las partículas de TiAl3 se disuelven o se asientan en la fusión. La combinación titanio-boro (en relación Ti:B de 5:1; típicamente en varillas de refinamiento de grano Al-Ti-B) forma partículas de TiB2 que son más estables y no se disuelven en la fusión; proporcionando un refinamiento más duradero y efectivo a menores concentraciones totales de aditivos. Para fundición en arena y coquilla donde los tiempos de retención de la fusión son relativamente cortos; el titanio solo puede ser adecuado. Para fundición continua y operaciones de producción de larga duración; la combinación Ti-B es preferible.

El refinamiento de grano con titanio mejora significativamente la resistencia a las grietas en caliente en aleaciones de fundición de aluminio a través de varios mecanismos. El grano más fino aumenta la área total de límites de grano; distribuyendo la tensión de contracción de solidificación sobre una mayor cantidad de límites de grano más cortos en lugar de concentrarla en unos pocos límites largos donde se inician las grietas. El grano equiaxial fino tiene mayor capacidad de deformación plástica en el estado semisolido que el grano dendrítico grueso; lo que permite que la aleación acomode la contracción sin agrietarse. La mejor alimentación intergranular que proporciona la estructura equiaxial fina reduce la microporosidad y los canales de contracción intergranular que son los caminos preferentes para la propagación de grietas en caliente.