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Seminario - Fiabilidad de los Materiales Aeronáuticos Estructurales-

ALEACIONES DE TITANIO: PROPIEDADES Y APLICACIONES

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CONTENIDO
• • • • • • • INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES MECÁNICAS PROCESOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS APLICACIONES DUTIFRISK

Seminario - Fiabilidad de los Materiales Aeronáuticos Estructurales-INTRODUCCIÓN
Fase β - BCC Transformación Alotrópica 882 ºC β-Transus Fase α − HCP Hexagonal compacta

BCC

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ALEACIONES DE TITANIO
Efecto de los elementos aleantes
• Estabilizadores de fase α, son Al, O, C y N. • Los metales que estabilizan la fase β, son elementos que permiten que sea estable a temperaturasinferiores al βtransus, estos elementos son V, Mo, Ta.

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CLASIFICACIÓN
Grados del titanio puro - Grado 1 - Grado 2 Aleaciones α Aleaciones casi - α Aleaciones α + β Aleaciones β - Grado 3 - Grado 4

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ALEACIONES
Granos equiaxiales Agujas aciculares

α
P.Widmanstätten

X 100

X 150

X 100

Recocido 1h 700ºC

Templado desde fase β

Enfriado al aire Ti-50Al, Ti-O Ti-4Al-2.5Sn

Aluminio equivalente: Al + 1/3Sn + 1/6Zr + 10(O+C+2N) < 9%

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ALEACIONES CASI α

Pequeñas cantidades de fase β mejoran la forjabilidad

X 500

IMI 679 enfria al aire
X 75

IMI 685temple aceite • Mayor resistencia que α a Tamb • Gran resistencia a fluencia por encima de 400 ºC

IMI 685 temple fase β

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ALEACIONES
Enfriamiento lento: β annealed
Zona fase β

α+β
Zona fase α+β

Mill annealed

Placas Widmanstätten Fase α Matriz Fase β α+β

Granos α

Granos β - est. Widmanstätten

Enfriamientorápido: α/β diluidas - martensita (α’ α’’ α’’’) α/β concentrada - β metaestable

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ALEACIONES

α+β

D. β- isomorfo

Ti -64 enfriada lentamente desde campo β

Ti -64 recocido a 700ºC en campo α/β

Ti -6Al -4V [IMI 318 ], Ti-6Al-6V-2Zr-0.7(Cu,Fe) [Ti-662] Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo [Ti-6246], Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr [Ti-17]Ti-4Al-4Sn-4Mo-0,5Si [IMI 551]

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ALEACIONES

β

Omitir la formación de fase ω

Ti-13V-11Cr-3Al
Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al [Ti-8823] Ti-15V-3Sn-3Cr-3Al [Ti-15-3-3-3]

T. térmico en aleaciones β

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PROPIEDADES MECÁNICAS
Parámetros que determinan latenacidad de las aleaciones de titanio • • • • • Nivel de elementos intersticiales y substitucionales Tamaño de grano Morfología microestructural TRATAMIENTO Fracciones relativas de α y β TERMOMECÁNICO Textura cristalográfica.

Las aleaciones con mejor combinación de resistencia y tenacidad son las β metaestables, cuya microestructura consiste en una elevada fracción de fase β con precipitados muyfinos de α.

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PROPIEDADES MECÁNICAS
• Aleaciones α FRACTURA : Clivaje y Crecimiento y coalescencia de cavidades O, Al • Aleaciones β Mecanismos: Nucleación y crecimiento de pequeñas cavidades en intercaras α/β. Influencia fase ω - disminuye tenacidad de fractura Aumentan esfuerzo de cizalladura crítico para deslizamiento dedislocaciones, disminuyendo la tenacidad

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PROPIEDADES MECÁNICAS
• Aleaciones α/β α+β granos equiaxiales β placas Widmanstätten Ductilidad mayor en la α+β pero tenacidad de fractura mayor para la estructura de recocido en fase β

β transus 1500ºC Ti-6Al-4V recocido 2h a 705ºC

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