El nuevo acero que impulsa los vehículos eléctricos

Para avanzar en la descarbonización de los coches, un equipo de investigación de la Universidad Metropolitana de Osaka analizó cómo elementos de aleación como el titanio mejoran el rendimiento del acero optimizando los procesos de unión, contribuyendo a que los motores eléctricos sean más ligeros y duraderos.

Los cálculos exploran cómo doce metales, incluido el titanio, forman enlaces con nitrógeno o carbono.

La descarbonización de los coches pasa por pasar de los motores de gasolina a los motores eléctricos e incorporar componentes de acero de alta calidad que reduzcan el peso del vehículo garantizando al mismo tiempo un funcionamiento eficiente del motor. Los materiales de acero de alto rendimiento pueden mejorar el silencio de los viajes y resistir el desgaste provocado por la rotación del motor a alta velocidad. Optimización del proceso de modificación del acero, que implica el enriquecimiento de la superficie con carbono, nitrógeno y una aleación elementos, es crucial para la producción de estos materiales avanzados.

Para comprender las interacciones entre los elementos del acero, un grupo de investigación de la Universidad Metropolitana de Osaka llevó a cabo una investigación sistemática dirigida por el profesor asociado Tokuteru Uesugi de la Escuela de Graduados en Informática. El grupo calculó teóricamente 120 combinaciones de cómo 12 elementos de aleación, incluidos el aluminio y el titanio, interactúan con el carbono durante la carburación y el nitrógeno en el proceso de nitruración.

Modelo de la configuración estable de nitrógeno y titanio en acero aleado hierro-titanio. Crédito: Universidad Metropolitana de Osaka

Los resultados mostraron que cuando el titanio se coloca en una disposición específica, se une al nitrógeno o al carbono, endureciendo el hierro. Los datos analíticos del grupo también mostraron que el elemento de aleación debe tener un radio metálico mayor que el hierro. un átomo que conecta bien.

«Aunque no fue fácil explicar el mecanismo a partir de los resultados de muchos cálculos, utilizamos regresión lineal múltiple y análisis estratificado mediante prueba y error», afirmó el profesor Uesugi. «Se espera que estos resultados contribuyan a una mejor comprensión de los mecanismos de fortalecimiento del acero y a una mayor durabilidad, y al desarrollo de materiales superiores».

Referencia: «Interacciones de elementos intersticiales y sustitucionales de grupos de solutos diatómicos y triatómicos en α-Fe a partir de cálculos de primeros principios» por Tokuteru Uesugi, Shuji Ashino, Yorinobu Takigawa y Kenji Higashi, 2024, ISIJ Internacional.
DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-062

Financiamiento: Programa MEXT: Proyecto de investigación y desarrollo de materiales tipo creación y uso de datos, Beca de promoción de la investigación ISIJ, Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, Fundación Educativa de metales ligeros, Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología