El titani és un super aliatge?
Tipus d'aliatges d'alta temperatura
En aquest article aprendràs
introduir
Què són els aliatges d'alta temperatura?
Tipus d'aliatges d'alta temperatura
últimes paraules
introduir
Els estàndards de producció moderns són molt exigents. Se'ls demana constantment als enginyers i dissenyadors que compleixin els requisits de la indústria en termes de rendiment, longevitat, sostenibilitat i optimització de costos. La producció industrial es troba en un estat de desenvolupament constant. Els nous principis de disseny, mètodes de producció i materials són essencials per a la innovació.
Algunes indústries poden ser especialment exigents, com la indústria aeroespacial. Els productes aeroespacials estan subjectes a condicions extremes durant la seva vida útil. Els mètodes i materials tradicionals no són suficients per complir els estàndards de la indústria: per això els enginyers aeroespacials utilitzen materials com els superaliatges.
Què són els aliatges d'alta temperatura?
En essència, els superaliatges són materials amb estadístiques de rendiment extremes. Les propietats clau dels superaliatges són alta durabilitat, resistència mecànica extremadament alta, termoelasticitat i llarga vida. La propietat més important dels superaliatges és la seva capacitat de funcionar a altes temperatures de fusió. Totes les propietats anteriors fan que els superaliatges siguin vitals per a la indústria aeroespacial.
La idea original de desenvolupar materials aptes per operar en condicions extremes va sorgir del desig de dissenyar avions que ens poguessin portar més alt i més ràpid. El desenvolupament dels superaliatges està estretament relacionat amb la ràpida expansió de la indústria aeroespacial després de la Segona Guerra Mundial.
Tipus d'aliatges d'alta temperatura
Hi ha molts tipus d'aliatges d'alta temperatura utilitzats a la indústria aeroespacial. Una de les variants més utilitzades és el superaliatge a base de titani. El titani pur té una densitat relativament baixa, una alta resistència i una alta resistència a la corrosió. A més, el titani és l'únic element que es crema amb nitrogen. El titani és tan fort com l'acer, però pesa gairebé la meitat. Aquestes propietats soles el converteixen en un material ideal per a la indústria aeroespacial, on la relació pes/resistència és crítica. El titani es barreja amb altres elements en proporcions específiques per millorar encara més les seves ja excel·lents propietats.
Un dels aliatges a base de titani més utilitzats és l'aliatge Ti-6Al{-4V. A més del titani, també conté alumini i vanadi i s'utilitza principalment en marcs de cabina, caixes d'ala i estructures de fixació d'avions comercials. L'aliatge presenta un bon equilibri de propietats com ara resistència, ductilitat, tenacitat a la fractura, resistència a alta temperatura, propietats de fluència, soldabilitat, processabilitat i treballabilitat en calent. L'aliatge Ti-6Al-2Sn{-4Zr{-2Mo és un aliatge resistent a la calor desenvolupat a la segona meitat de la dècada de 1960. La seva temperatura de resistència a la calor és d'uns 450 graus. Aquest aliatge s'utilitza habitualment en discs de compressor on 500 graus és el límit superior de temperatura. L'aliatge Ti-5Al-2Sn{-2Zr{{-4Cr{-4Mo, de vegades anomenat aliatge "Ti17", és un aliatge desenvolupat als Estats Units al 1970 que té una gran resistència i una excel·lent tenacitat a la fractura. La seva temperatura de resistència a la calor és d'uns 350 graus. En els motors d'avions comercials, el ventilador i l'eix es fan d'una sola peça per reduir el pes del motor. L'aliatge Ti-10V-2Fe{-3Al té una excel·lent enduriment, una gran resistència i una gran resistència a la fatiga, i s'utilitza principalment per a trens d'aterratge.
A més dels aliatges basats en titani, els ferroaliatges són una altra classe d'aliatges que s'utilitzen habitualment en diverses indústries, incloses les aeroespacials i militars. Essencialment, els ferroaliatges són aliatges composts principalment de ferro. Alguns dels aliatges a base de ferro més utilitzats són l'acer inoxidable, el ferro colat i l'acer d'alt carboni. Els aliatges ferrosos generalment presenten un bon equilibri de propietats, incloent resistència a la calor i a la corrosió, durabilitat, resistència i termoelasticitat. Tot i que no presenten les propietats extremes dels superaliatges basats en titani o d'altres aliatges d'alta temperatura, la seva facilitat de síntesi i la seva rendibilitat els fan inestimables.
Una altra classe important d'aliatges per a les indústries aeroespacial i militar són els aliatges d'alumini. La relació pes-resistència de l'alumini en brut ja és impressionant per si sola. L'addició d'elements d'aliatge com ara coure, magnesi, manganès, silici, estany, níquel i zinc millora aquestes propietats, fent que els aliatges d'alumini siguin perfectes per a aplicacions militars i aeroespacials.
