Superaleaciones Base Niquel

CONSIDERACIONES GENERALES DEL
COMPORTAMIENTO EN SERVICIO DE LAS SUPERALEACIONES DE
BASE NIQUEL

Fundamentos de Ciencia de Materiales II
Grado de Ingeniería Mecánica
Margarita Báez Martínez
UNA VISIÓN GENERALIZADA DE LAS SUPERALEACIONES DE NÍQUEL EN LA INDUSTRIA ACTUAL
(USOS Y MÉTODOS DE ENSAYO)

ÍNDICE

OBJETIVOS
Se intenta conseguir con este trabajo una ampliación de losconocimientos que se desarrollan en la asignatura sobre este tema, teniendo un acercamiento a los nuevos materiales que se usan en la ingeniería para la fabricación de las más innovadoras máquinas y en las más extremas condiciones de servicio.
Se pretende tener una visión generalizada de estos materiales y de cuáles son los tratamientos y pruebas a los que se les somete para definir las circunstancias quedisminuyen su rendimiento, de modo que podamos tener una aproximación al proceso de diseño de un material, o como se aborda en el momento de la investigación.

Introducción
A lo largo del siglo pasado se ha generado una revolución tecnológica que ha cambiado completamente el mapa de la fabricación industrial y la investigación asociada a ella. Esta revolución ha generado la aparición denuevas aplicaciones dentro del campo de la ingeniería que han surgido a lo largo del siglo XX y XXI y han hecho necesarios la investigación y descubrimiento de nuevos materiales de fabricación que permitan admitir las condiciones de uso de los innovadores modelos creados. Se buscaban materiales muchos más resistentes a los ya conocidos, con propiedades mecánicas, químicas y estructurales especialesy, si era posible, a la carta. Uno de los resultados de esta transformación es la entrada en escena de las superaleaciones en 1930.

Características principales

Las superaleaciones o aleaciones de alto rendimiento se caracterizan por su estabilidad, mostrando alta resistencia mecánica, a altas temperaturas y a la fluencia. Su estructura cristalina suele ser cúbica centrada en las caras y conmatriz austenítica. También son muy resistentes a los agentes medioambientales y sus consecuencias: corrosión, oxidación, nitruración, carbonización y sulfuración; provocada en gran medida por la formación de una recubrimiento de barrera térmica (TBC) que se forma cuando el material se expone al oxígeno y que lo aisla de los agentes externos. Tienen además características de expansión térmicaóptimas para ciertos casos, alta resistencia a la pérdida de temperatura y al estrés por fatiga. Esto provoca un cambio significativo en el diseño de máquinas y los estudios de resistencia estática y dinámica.
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Las superaleaciones más comunes en el sector aeronaútico y aeroespacial, en turbinas de gas y marinas son las que tienen al Níquel comobase, y se usan para aplicaciones que necesiten soportar temperaturas hasta los 1000ºC. Para temperaturas superiores se usan superaleaciones con base de Cobalto.
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Su resistencia a altas temperaturas se debe al endurecimiento por solución sólida:
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Se denomina una solución sólida a una mezcla sólidade uno o más solutos en un solvente que no llega a formar compuesto debido a que la estructura cristalina del disolvente permanece sin cambios al ser sustituidos sus átomos por los átomos de los solutos, a la vez que se mantiene homogénea. El soluto se incorpora a la estructura cristalina del disolvente por sustitución (cada partícula de disolvente se reemplaza por una de soluto), o de formaintersticial (las partículas de soluto se encajan en el espacio que hay entre las partículas de disolvente). Al modificar la estructura cristalina, sus propiedades mecánicas, eléctricas, físicas y químicas cambian. Para que este caso se de, se necesitan que las características de las sustancias que intervienen tengan similar estructura cristalina, radio atómico, valencia y electronegatividad....