Relative stability of ordered phases in bcc Cu-Al-Zn

The relative stability of the short range ordered and different long range ordered structures in body centered cubic CuAlZn is studied by means of the Cluster Variation Method in the Irregular Tetrahedron approximation (IT-CVM). The energetic parameters (constant pair interchange energies for first and second neighbor pairs) used in our calculations have been extracted from experimental orderdisorder transition temperatures. It is shown that the use of constant pair interchange energies allows accurate reproduction of the experimental transition temperatures in the binary subsystems CuAl and CuZn. Several isothermal sections of the ternary system at temperatures between 600 and 900 K have been calculated. The two-phase field for compositions around Cu3Al in the ternary system was determined: It was found that such region extends to around 15 at.% Zn in the pseudo-binary Cu 0.760.5xAl0.240.5xZnx.Fil: Lanzini, Fernando Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Materiales; ArgentinaFil: Romero, R.. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Materiales; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Evaluation of Al diffusion paths in UAl4

Obtenida la estructura de defectos puntuales estables y las concentraciones de defectos en equilibrio térmicopara cada composición de Al del compuesto UAl4 previamente, identificamos en este trabajo los mecanismosmás probables de difusión de Al en UAl4, y analizamos los estados de transición en la difusión de Al en UAl4mediante el método Nudged Elastic Band (NEB) implementado en el código VASP. Calculamos utilizandométodos de primeros principios la variación de la energía total del compuesto en función del camino de difusióndel aluminio, con el objetivo de encontrar los puntos de ensilladura para pasar entre dos posiciones de equilibrioy así obtener el camino de mínima energía para la difusión. Esto nos permitió proponer dos mecanismos másprobables para la difusión de átomos de Al en el lado rico en Al del intermetálico: mecanismo de puente antiestructural(ASB) y mecanismo de vacancia entre sitios primeros vecinos de aluminio Al1 (NN). Al calcular laenergía de migración para ambos mecanismos conseguimos estimar ambas energías de activación. La energíade activación del mecanismo ASB resultó menor que la del mecanismo NN pero el primer mecanismo fue desestimadopor dos motivos: por un lado la energía de activación es la mitad de la observada experimentalmente ypor otro lado, siguiendo la literatura, el mecanismo ASB necesita una concentración umbral de antisitios relativamentealta para que el camino de difusión resulte de largo alcance.En base a todos los resultados y discusiones realizados, proponemos que el mecanismo de difusión de aluminioen UAl4 ocurre por el mecanismo NN con una energía de activación de 1.90 eV que compara relativamente biencon el valor 2.06 eV observado experimentalmente, o con el valor 2.17 eV obtenido previamente utilizando unmodelo semi-empírico.Once the stable structure of point defects and concentrations of defects in thermal equilibrium were obtained for each composition of Al of the compound UAl4, we identified, in this work, the more likely mechanisms for Al mobility in UAl4, and we analyzed transition states in the diffusion of Al in UAl4 by the Nudged Elastic Band (NEB) method implemented in VASP code. Using first principles methods, we have calculated the compound total energy variation according to the migration path of aluminum, in order to find the saddle points between two equilibrium positions and to obtain the minimum migration energy path. This allowed us to propose two most likely mechanisms for the diffusion of Al atoms in the Al-rich side of the intermetallic: antistructural bridge mechanism (ASB) and vacancy mechanism between first neighbors aluminum Al1 sites (NN). When calculating the energy of migration for both mechanisms we estimated both activation energies. The activation energy of ASB mechanism was lower than the NN mechanism but the first mechanism was dismissed for two reasons: on one hand, the activation energy is half the experimentally observed and on the other hand, according to literature, the ASB mechanism needs a threshold antisite concentration relatively high so that the diffusion path results a long-range one. Based on all results and discussions we propose that the aluminum diffusion mechanism occurs in UAl4 by means of NN mechanism with an activation energy of 1.90 eV which compares relatively well with the experimentally observed value of 2.06 eV, or the value of 2.17 eV previously obtained using a semi-empirical model.Fil: Kniznik, Laura. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Alonso, Paula Regina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Gargano, Pablo Hugo. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentin

Effect of V substitution by Ti on the phase transition temperatures and matrix/ precipitates lattice misfit of the 76Fe-12Al-12V superalloy

Las aleaciones basadas en Fe-Al tienen un potencial considerable como materiales para aplicaciones estructuralesen altas temperaturas. Sin embargo, su insuficiente resistencia a la termofluencia ha sido un obstáculopara su aplicación. La adición de un tercer aleante (Nb, Ti, Zr ó Ta) ha conseguido aumentar su resistencia aaltas temperaturas, pero a costa de una baja ductilidad. En trabajos previos y con el fin de resolver estas deficiencias,investigamos aleaciones ferríticas de Fe-Al-V con precipitación coherente de la fase L21 (Fe2AlV)sobre una matriz A2. Entre las posibles aleaciones, por presentar precipitados L21 de morfología esférica ysin efecto de coalescencia en alta temperatura, seleccionamos la superaleación 76Fe-12Al-12V. Buscamosahora un cuarto aleante capaz de incrementar la temperatura de coexistencia del campo de dos fases A2+L21y en consecuencia la máxima temperatura de aplicación. Encontramos que las secciones isotérmicas del rincónrico en Fe de los diagramas de fases ternarios Fe-Al-V y Fe-Al-Ti poseen campos de fases similares.Además, la relación entre las energías de formación calculadas para los intermetálicos L21 con Ti y V, permitepredecir una temperatura de equilibrio mayor para el Fe2TiAl que para el Fe2VAl. Por lo tanto, seleccionamosal Ti como posible 4to aleante en la superaleación 76Fe-12Al-12V. En este trabajo mostramos que lasustitución del vanadio por titanio incrementa levemente la temperatura máxima de existencia del campo A2+ L21, además el desajuste de red matriz/precipitado es anulado para un contenido de Ti entre 0,5 y 1 % atómicoe incrementado en forma positiva a mayores porcentajes de Ti. Analizamos por otro lado la cinética deengrosamiento de los precipitados L21 hallando que la velocidad aumenta con el agregado de Ti y la morfologíase modifica de esférica a cúbica.Fe-Al based alloys have a remarkable potential for high temperature structural applications, provided that the limitation of their low creep resistance is solved. Third element addition (Nb, Ti, Zr or Ta) has proven to perform the task, at the expense of a low ductility. In previous works we have investigated ferritic alloys in the Fe-Al-V system with coherent precipitation of the L21 phase (Fe2AlV) in the A2 matrix. Among possible alloys, we chose the 76Fe-12Al-12V superalloy for filing a L21 precipitation with spherical morphology and void coalescence at high temperature. The new task is to find a fourth alloy element in order to increase the temperature equilibrium of the two phases A2+L21 field and consequently the maximum application temperature. Isothermal sections of the Fe rich corner on ternary Fe-Al-V and Fe-Al-Ti phase diagrams have similar phase fields. Besides, by comparing the formation energies between L21 intermetallics of Ti and V, it is expected a higher equilibrium temperature for the Fe2TiAl than for Fe2VAl. Therefore we select titanium as a possible 4th alloy element in the 76Fe-12Al-12V superalloy We show in this work that vanadium substitution by titanium slightly increases the temperature limit for the A2 + L21 phase field while cancelling the lattice misfit between matrix and precipitates for Ti content between 0.5 and 1 at. % and positively increasing it for Ti contents greater than 1 at. %. Besides, we demonstrate that coarsening rate is increased with Ti addition and morphology is modified from spherical to cubic.Fil: Ferreirós, Pedro Antonio. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional General Pacheco; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Alonso, Paula Regina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: la Vega, Rubén Darío. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentin

Innovative method of impact testing in high temperatures applied in carbon steels

En el presente trabajo, se aplica un método innovador de ensayos de impacto en altas temperaturas sobre probetasCharpy de espesor reducido y entalla tipo V. La innovación reside en el método de calentamiento de laprobeta, el cual es realizado in-situ sobre una máquina de impacto tipo Charpy por medio de corriente eléctricaalterna a través de la probeta. Las probetas son calentadas en pocos segundos (v=32 ºC/s) y mantenidas ala temperatura de ensayo por un circuito eléctrico controlado por un termopar ubicado sobre la probeta. Seensayan tres tipos de aceros; de contenidos de carbono bajo, medio y alto (perlítico). La energía al impactofue medida en el rango de fracturas dúctil, desde la temperatura ambiente hasta 820 ºC, por lo tanto para losaceros utilizados el rango de temperaturas ensayado contiene la transformación de fase eutectoide (AC1) ypara el acero de medio carbono contiene además la temperatura del límite +α / (AC3). Se concluye a partirdel análisis de los ensayos que la energía de impacto es sensible a las transformaciones de fase. A su vez, pordebajo de AC1, al incrementar la temperatura se produce un descenso progresivo en la energía absorbida hastaalcanzar un mínimo a temperaturas intermedias y posteriormente un máximo previo a la transformación defase. Si bien el ímpetu inicial para el desarrollo de esta nueva tecnología fue estimar la transición frágil dúctilque se produce a alta temperatura para algunas aleaciones metálicas, la amplia gama de temperaturas, elevadavelocidad de ensayo y simplicidad del equipamiento, proveen una nueva herramienta de investigación paraestudios a diferentes temperaturas, especialmente en materiales que presentan una activación de mecanismosde fragilización en intervalos de temperatura acotados.In this paper, an innovative method of impact tests at high temperature on sub-size Charpy V notched specimens is applied. The innovation lies in the method of heating the specimen, which is performed in situ on a Charpy impact machine type by alternating electrical current through the specimen. The specimens are heated in a few seconds (v=32 ºC/s) and held at the test temperature by an electrical circuit controlled by a thermocouple located on the specimen. Three types of steels are tested; with low, medium and high carbon content (perlitic). The impact energy was measured in the range of ductile fractures, from room temperature to 820 ºC, therefore, for the used steels the range of tested temperature contains the eutectoid phase transformation (AC1) and for the medium carbon steel is includes also has the limiting temperature γ+α / γ (AC3). It is concluded from tests analysis that the impact energy is sensitive to phase transformations. In turn, below AC1 the raise of temperature produced a progressive decrease in the energy absorbed up to a minimum at intermediate temperatures and then up to a maximum prior to phase transformation. Although the initial impetus for the development of this new technology was to estimate the brittle ductile transition that occurs at high temperature for some metal alloys, the wide range of temperatures, high test speed and simplicity of equipment, provides a new research tool for studies at different temperatures, especially on materials having embrittlement activation mechanisms at specific temperature intervals.Fil: Ferreirós, Pedro Antonio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional General Pacheco; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Alonso, Paula Regina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Accurate quantitative EDS-TEM analysis of precipitates and matrix in equilibrium (α+β) Zr–1Nb alloys with Ta addition

The (α+β) phase microstructure in Zr-1.05Nb, Zr-0.85Nb-0.20Ta and Zr-0.85Nb-0.40Ta (wt.%) alloys annealed at 570 °C for 3840 h after β-quenching were observed at different scales by optical, SEM and TEM microscopies. A quantitative study of phase chemical compositions was carried out by EDS-TEM with experimental Cliff-Lorimer factors. The α matrix was measured on thin films and the β particle on carbon extractive replicas. The Ta addition showed a continuous increase of (Nb + Ta) solubility in α-Zr and (Zr + Ta) solubility in the β-Nb phase. The increase of Ta in the nominal composition of the Zr-1(Nb, Ta) alloy causes the decrease of the mass fraction of β-Nb phase.Fil: Ferreirós, Pedro Antonio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Unidad de Actividad de Materiales (CAC); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; ArgentinaFil: Alonso, P. R.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Unidad de Actividad de Materiales (CAC); Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Quirós, D. P.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Unidad de Actividad de Materiales (CAC); ArgentinaFil: Zelaya, E.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Unidad de Actividad de Materiales (CAC); Argentin

Shear Behavior of Fe/Fe3O4 interfaces

La estabilidad mecánica de los óxidos formados sobre las aleaciones de uso industrial, y su adhesión al sustrato metálico es de vital importancia para determinar la susceptibilidad de las aleaciones a los medios en contacto y la aplicabilidad en condiciones de alta temperatura u otras condiciones extremas. En este contexto, la energía de adhesión es uno de los parámetros principales a determinar. Los métodos atomísticos como la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) se presentan como una herramienta fundamental para calcular este parámetro en interfases Oxido/Metal. En este trabajo se estudia con esta técnica la interfaz Fe(BCC)/Magnetita. El interés en este sistema radica en que se ha visto que la magnetita (Fe3O4) es el óxido en contacto con el metal en condiciones de corrosión generalizada, e incluso las capas de óxido pasivante pueden tener cierta similitud con esta desde el punto de vista estructural. Dado que la magnetita es una espinela inversa de estructura cristalina Fd3m y el hierro posee una estructura BCC, se modela la interfaz Fe3O4[001]-Fe[001] teniendo en cuenta que experimentalmente se observa la relación de orientaciones Fe3O4[100]||Fe[110] para la misma. A lo largo de la dirección [001] en el óxido se alternan los planos de composición FeO2 y Fe, aunque aquí solo se trata la terminación Fe de la magnetita, ya que se ha demostrado que forma la interfaz más estable [1,2]. Se utiliza DFT para calcular el trabajo necesario para deslizar las superficies en relación a las direcciones principales de la interfaz, para luego calcular el potencial interfacial en función de las coordenadas generalizadas de la misma según el modelo de WEI y HUTCHINSON [3]. Este potencial puede ser utilizado en modelos de meso escala de la interfaz, por ejemplo para el cálculo de la tenacidad de la misma.The mechanical stability of oxides formed on metallic alloys is a key concern in the determination of component susceptibility to the medium in contact and the applicability of the alloy to high temperatures and other extreme conditions. In this context, the energy of adhesion is a key parameter. Density functional Theory (DFT) and other atomistic methods are fundamental tools in the determination of this quantity for Metal/Oxide interfaces. In this paper Fe(BCC) / Magnetite interface is assessed within the DFT approach. This system is of general interest, given that magnetite (Fe3O4) is the oxide in direct contact with the metal under generalized corrosion and for a wide range of conditions. Moreover, it has been demonstrated that passive films on iron alloys exhibit similar structural properties. Magnetite is an inverse spinel with Fd3m structure, while Iron has a BCC crystal structure. The interface Fe3O4[001]-Fe[001] is modeled. The orientation relationship experimentally observed for this interface is Fe3O4[100]||Fe[110]. In the (001) direction, atomic layers with compositions FeO2 and Fe are alternated. Here only the Fe termination is treated, as it has been proved that it constitutes the most stable interface [1,2]. DFT is used to calculate the work needed to relatively slide the oxide and metal surfaces in reference to the principal directions of the interface. Hence, it is possible to calculate the interface potential according to the model by WEI and HUTCHINSON [3]. This potential can be used for construction of meso scale models of the interface for a complete study of its properties.Fil: Forti, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Alonso, Paula Regina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Gargano, Pablo Hugo. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentin

Location preferences of fission products in high density U(Mo) dispersion fuel element

In the frame of the RERTR (Reduced Enrichment for Research and Test Reactors) program a fuel element is being developed with the concept of high density bcc uranium that can remain stable during fabrication and later irradiation, dispersed in aluminum powder. The whole constitutes a compact material which is later rolled with an aluminum-silicon clad plate. Under further irradiation, an interaction layer (IL) grows through a diffusion process around the fuel element particle, leading to the swelling of the fuel element and formation of pores. This behavior can lead to catastrophic failure of the disperse fuel. Therefore it is our great interest to gain knowledge about the influence the fission products (FP) have over the IL formation and swelling. The stable compounds that have been observed in the IL of U(Mo)/Al(Si) tested in diffusion pair experiments are U(Al, Si)3, USi2, U1+xSi2-x, U3Si5 UMo2Al20 and U6Mo4Al43. Among them, U(Al, Si)3 has been observed to remain stable when subject to irradiation, delaying or stopping the IL swelling. Compositional analysis shows that La, Ce, Pr and Nd are some of the FP present in the burned dispersed fuel. Hence, these are the considered elements for a first evaluation of the problem that we performed in this work by means of computational methods.Fil: Alonso, Paula Regina. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Forti, Mariano D.. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Kniznik, Laura. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Torres, Dario Nelson. No especifíca;Fil: Gargano, Pablo Hugo. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Síntesis de nanotubos de carbono sobre fibras de carbono a bajas temperaturas

En este trabajo presentamos los resultados en la síntesis de NTCs sobre la superficie de fibras de carbono utilizando un CVD modificado, que permite la síntesis de los NTC a bajas temperaturas. En una manera innovadora, las nanopartículas catalíticas de níquel fueron depositadas a temperatura ambiente por una técnica de sputtering desarrollada por nuestro grupo. Estas nanopartículas son catalíticas para el crecimiento de los NTC a temperaturas tan bajas como 450 ºC, evitando las altas temperaturas del CVD que comprometen las propiedades mecánicas de las fibras. Los procesos de deposición de las nanopartículas y de síntesis de los NTC están protegidos en dos patentes internacionales entre CONICET/ UPV-EHU.Fil: Vozer Felisberto, Marcos Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Sacco, L.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Candal, Roberto Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mondragon, Iñaki. Escuela Politécnica Superior; EspañaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Comision Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Goyanes, Silvia Nair. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Mantas oleofílicas hidrofóbicas

La protección de los suelos debido al frecuente derrame de hidrocarburos es una práctica habitual en la industria del petróleo. Para ello se utilizan mantas absorbentes oleofílicas e hidrofóbicas en las cercanías de los pozos de extracción y las destilerías, con la finalidad de retener de manera selectiva el líquido derramado, sin absorción de agua. Además, este tipo de productos pueden ser utilizados en estaciones de servicio, industrias aceiteras, en la limpieza de derrames de solventes orgánicos como tolueno y benceno, entre otros. Si bien la industria del petróleo en la Argentina cuenta con proveedores establecidos de mantas oleofílicas, existe la necesidad de optimizar la relación eficiencia/costo con el fin de minimizar el impacto ambiental de la industria de forma económica. En este sentido, uno de los parámetros cruciales que caracteriza a las mantas es su capacidad de absorción de hidrocarburos en relación a su peso. La misma es de suma importancia porque incide directamente en los costos de transporte, acopio y disposición final. Todos estos procesos escalan con el peso del absorbente. El objetivo de este trabajo fue el desarrollo de un prototipo de manta oleofílica e hidrofóbica con alta capacidadabsorbente que pueda ser utilizada en la recuperación y la remoción de hidrocarburos en derrames acuosos. Además, se propuso hacerlo con una técnica y con materiales que permitan su escalado para la producción industrial.Fil: Trupp, Federico Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Torasso, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Goyanes, Silvia Nair. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Grondona, Diana Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; Argentin

Grain refinement techniques in Fe78Al10V12 alloy

Las aleaciones base Fe-Al son estudiadas como alternativa al uso de aceros ferríticos en las centrales eléctricas en alta temperatura. Sus principales ventajas en comparación con éstos, radican en primer lugar en que ofrecen una menor densidad y una buena resistencia a la corrosión en alta temperatura, en combinación con alta resistencia mecánica a temperaturas intermedias. Además, cuentan con un bajo costo de materias primas, facilidad de producción de lingotes o partes de piezas mediante técnicas convencionales de colada o metalurgia de polvos y la posibilidad de tratamientos termomecánicos con parámetros normales para los aceros. Sin embargo, las aleaciones binarias Fe-Al presentan una fuerte caída de su resistencia sobre los 600 °C. Una mejora en la resistencia se obtuvo por precipitación de una segunda fase coherente con la matriz en aleaciones ternarias Fe-Al-V. Sin embargo, en estas aleaciones se registraron temperaturas de transición dúctil-frágil (BDTT) demasiado elevadas para su aplicación. Seguimos en este trabajo el concepto de Joffé, quien mostró que una reducción del tamaño de grano puede derivar bajo ciertas condiciones en una disminución de la BDTT. Ensayamos en una aleación Fe78Al10V12 dos técnicas metalúrgicas para refinar el tamaño de grano: i) agregado de refinadores durante la fundición y ii) trabajado mecánico. Para la primera técnica, se fundieron lingotes cilíndricos de 2 kg utilizando materias primas comerciales y se estudió el efecto de tres compuestos como potenciales agentes de nucleación durante la solidificación. Esta primera estrategia no mostró resultados positivos. En segundo lugar, se estudió el efecto del trabajado en caliente sobre la microestructura. Se aplicaron procesos consecutivos de forja y laminación a 1100 °C y 950 ºC, respectivamente. Se logró refinar el tamaño de grano de fundición entre 110 y 160 veces (hasta 44 y 31 µm).Fe-Al alloys have been studied as an alternative to the use of high-temperature ferritic steels at modern electric power plants. Their advantages over them lie, in first place, in their lower density and good corrosion resistance at high temperature combined with a high mechanical resistance intermediate temperatures. Further advantages are the low materials costs and the possibility of applying conventional metallurgical and thermomechanical production techniques used for steels. However, binary Fe-Al alloys present a strong loss of strength above 600 °C. It was possible to enhance their strength using ternary Fe-Al-V alloys hardened by second phase coherent precipitates, but the brittle-ductile transition temperature (BDTT) registered in these alloys is excessively high for their application. According to Joffé´s criterion, a reduction in grain size can be reflected, under certain conditions, in a reduction of the BDTT. We tested two metallurgical techniques to reduce grain size in a Fe78Al10V12 alloy: i) the incorporation of refinement agents during casting and ii) hot working. The first technique was carried out casting 2 kg cylindrical ingots from commercial materials and studying the effect of three compounds as potential nucleation agents during solidification. This first strategy did not show positive results. In the second technique, we studied the effect of hot working on the microstructure. Two successive processes of forging at 1100 ºC followed by rolling at 950 ºC were applied. We succeeded in refining the as-cast grain size from 110 to 160 times (up to 44 and 31 µm).Fil: Sterin, Uriel Alejandro. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ilarri, Sergio V.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Alderete, Cristian N.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Gargano, Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Rubiolo, Gerardo Hector. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Alonso, Paula Regina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Ferreirós, Pedro Antonio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional General Pacheco; Argentin