TITANIO-ALUMINIO COMPONENTES PARA APLICACIONES EN INGENIERÍA AEROESPACIAL

Juio Alberto Aguilar Schafer

Resumen


Las nuevas aleaciones y el desarrollo de procesos de altas temperaturas en las aplicaciones de turbinas en el sector aeroespacial están destinados principalmente para alcanzar la importante demanda en la reducción de emisiones CO2 responsables en el efecto invernadero.  Basado en la reducción de peso, el principal objetivo reside en mejorar el desempeño y eficiencia de la turbina.

 

La última generación intermetálica titanio aluminio (ϒ-TiAl) tiene un alto potencial para alcanzar estas metas. El (ϒ-TiAl) es sin embargo un material muy exigente que requiere procesos muy sofisticados. El desarrollo reciente de aleaciones para aplicaciones a alta temperatura en la industria aeroespacial está destinado principalmente a reducir las emisiones CO2 por medio de reducción de peso y mejoramiento de eficiencia a altas temperaturas en los componentes de turbinas.  La última generación Titanio-Aluminio (TiAl) tiene un potencial probado para alcanzar esas metas.  Sin embargo, TiAl es también un material muy demandante por lo que se tienen que desarrollar tecnologías especiales en sus procesos. Se han desarrollado pruebas muy exigentes en los procesos de producción integrados para componentes TiAl de alta calidad, basados en procesos de fundición centrífuga.

La fase única (ϒ-TiAl) intermetálica existe en aleaciones TiAl binarias con más de 48% de Al y provee muy poca solubilidad para impurezas intersticiales.  Por esta razón pequeñas cantidades de H, C, N y O llevan a una fractura violenta.  Adicionalmente, la ductilidad y dureza se pueden solamente incrementar parcialmente por las modificaciones de las aleaciones. A través del último desarrollo de las dos fases de aleaciones (ϒ-TiAl) ha sido posible mejorar ambas propiedades considerablemente.  Estas aleaciones contienen además de la fase principal (ϒ-TiAl) pequeñas cantidades de α2(Ti3Al).  El α2(Ti3Al) es más frágil y duro que (ϒ-TiAl), pero tiene una mayor solubilidad para impurezas intersticiales, reduciendo así la cantidad de impurezas dentro de (ϒ-TiAl).  La figura 1 muestra un diagrama de fase actualizada Ti-Al.  Se desarrollaron algunos cambios especialmente de concentraciones de Al sobre 40%.  Las aleaciones de fundición modernas contienen de 44 a 49% Al y han sido bien evaluados en diferentes proyectos de investigación.

TITANIO-ALUMINIO

COMPONENTES PARA APLICACIONES EN INGENIERÍA AEROESPACIAL


Citas


.-Qualification of a Casting Technology for Production of Titanium Aluminide Components for Aero-Engine Applications¨ , Julio Aguilar, Andre Schievenbusch y Oliver Kättlitz.

.- H. Kestler, H. Clemens, „Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von (TiAl)-Basislegierungen“, In: M. Peters, C. Leyens, Titan und Titanlegierungen, WILEY-VCH Verlag, 2002, Seite 269-396

.- Witusiewicz, V.T. , A.A. Bondar, U. Hecht, S. Rex und T.Ya. Velikanova: The Al-B-Nb-Ti system III. Thermodynamic re-evaluation of the constituent binary system Al-Ti. Journal of Alloys and Compounds, 465, 64-77, 2008

.- J. C. Schuster, M. Palm, “Reassessment of the Binary Aluminium-Titanium Phase Diagram” Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 27 (2006), pages 255-277

.- Y. W. Kim (1994): “Ordered Intermetallic Alloys, Part III: Gamma Titanium Aluminides”, JOM, 46 (7), Pages 30-39

.- D. Bala Wortberg, “Feinguss von Turbinenrädern aus TiAl”, Promotion, TU Hamburg-Harburg, 2003

.- J. Schädlich-Stubenrauch, „Entwicklung einer Schleuderfeingiesstechnologie für kleine, dünnwandige und filigrane Gussteile aus Titan und Titanlegierungen“, Promotion, Gießerei-Institut RWTH Aachen, 1989


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