SUPERALEACIONES

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U 3. Super aleaciones (apuntes)
3.1. Aspectos generales

 
Un super aleación, o   aleación de alto rendimiento, es una aleación que presenta una excelente  resistencia  mecánica  y resistencia  a  la  fluencia  a  altas  temperaturas,  buena estabilidad  de  la  superficie,  y  la  corrosión  y  resistencia  a  la oxidación.    Superaleaciones suelen  tener  una  matriz  con  una  cara  austeníticos  centrado  en  la  estructura cristalina cúbicos.    Una  base  de  superaleación  elemento  de  aleación  es  generalmente  de  níquel, cobalto  o níquel-hierro.    Superaleación desarrollo ha dependido en gran  medida en  lasindustrias de químicos y la innovación de procesos yha sido impulsado principalmente por  las  industrias  aeroespacial  y  de  poder. Las  aplicaciones  típicas  se  encuentran  en la industria  aeroespacial,  de  la  turbina  de  gas  industriales  y  de  la  industria  de  turbinas marinas,  por  ejemplo,  palas de  la  turbina  para  las  secciones  calientes  de  los  motores  areacción.

Una de las propiedades superaleación más importante es la alta resistencia a la pérdida  de  temperatura.    Otras propiedades  de  los  materiales fundamentales  son  la  fatiga,  la estabilidad de fase, así como la oxidación y la resistencia ala corrosión.

Aplicaciones

Superaleaciones se utilizan comúnmente en los motores de turbina de gas en las regiones que  están  sujetas  a  las  altas temperaturas  que  requieren  de  alta  resistencia,  excelente resistencia a la fluencia, así como la corrosión y resistencia a laoxidación.  En la mayoría de los  motores  de turbina  de esto está en  la  turbina de alta presión,  hojas  de aquí puede enfrentar  temperaturas  que  se  acercan,  si  no  más  allá  de  su  temperatura  de  fusión. Recubrimientos de barreratérmica (TBCs) desempeñan un papel importante en las hojas que les permite operar en tales condiciones, la protección delmaterial de la base de los efectos   térmicos,   así   como   la   corrosión   y   oxidación.

3.1.1 Superaleaciones base Níquel

Definición y propiedades.Las superaleaciones contienen grandes cantidades de elementos de aleación con el fin de producir una combinación de altaresistencia a  altas temperaturas,  a la corrosión,  a  las vibraciones  y  a  la  termofluencia  (alta  resistencia  mecánica  a  altas temperaturas)  a temperaturas superiores a los 1000ºC.

Las  superaleaciones  de  níquel  presentan  un  buen  comportamiento  hasta  los  1000ºC aproximadamente.  Para temperaturas  mayores  se  suelen  emplear  superaleaciones  de cobalto.

Estructura cristalina.
Las  superaleaciones  de  níquel  presentan  una  microestructura  peculiar,  causante  de  sus excelentes  propiedades,  con una  distribución  en  dos  fases,  gamma  (γ)  y  gamma  prima. Fase gamma: solución sólida centrada en las caras que actúacomo matriz.(γ´).

Fase    gamma    prima:    dispersión    de    precipitados    ordenados    intermetálicos, responsable    de    la    gran   resistencia    de    las    superaleaciones.    Las    fórmulas estequiométricas de esta fase son:
  Ni3Al, Ni3Ti o Ni3(AlTi).

Aplicaciones de las superaleaciones de níquel.

Debido a sus propiedades, estas aleaciones sonempleadas para la construcción de turbinas de  gas  (álabes),  turborreactores  de  avión,  toberas  y  cámaras  de  combustión,  reactores químicos, generadores y prensas de extrusión.

Procesado de superaleaciones de níquel.

Una  superaleación  de  níquel,  normalmente  se  fabrica  fundiendo  una  pieza  de  níquely agregando cromo y pequeñascantidades de otros elementos, como el aluminio o el titanio, para  formar  la  fase  gamma  prima.  El cromo  protege  elproducto  final  de  la  corrosión, mientras que otros metales como titanio y wolframio, incrementan la dureza. Despuésla mezcla liquida se enfría, apareciendo una masa de fase gamma de níquel-aluminio.

La  primera  superaleación  de  níquel  fue  la  Nimonic 80, ...
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