UNIDAD III. SUPERALEACIONES

BASE NIQUEL

Propiedades:

Alta Resistencia mecánica Alta resistencia a la fluencia. Alta resistencia a la oxidación y corrosión Alta resistencia a temperaturas elevadas ( ) Alta resistencia a la fatiga y estabilidad de fase Elevada densidad (8.9 gr/cm3) *El costo.

Los elementos de aleación en estas aleaciones se pueden agrupar de la siguiente manera:

1. Elementos que forman con el Ni una matriz cristalina austenítica - Co, Fe, Cr, Mo y W

2. Elementos que ayudan al endurecimiento de fase"(Ni3 X) - Al, Ti, Nb, Ta, Hf. En este caso del Ti, Nb y Ta son parte de la fase y la refuerzan.

3. Elementos que forman la segregación en los límites de grano - B, C, y Zr

Elementos que forman carburo son Cr, Mo, W, Nb, Ta y Ti. El Al y Cr formar una película resistente de óxido que protege de la corrosión.

Composición química típica súper-aleaciones basadas en níquel9

Aleación %Ni %Cr %Co %Mo %Al %Ti %Nb %C %B %Zr % Otros

elementos

Inconel X-750 73,0 18,0 - - 0,8 2,5 0,9 0,04 - - 6,8 % Fe

Udimet 500 53,6 18,0 18,5 4,0 2,9 2,9 - 0,08 0,006 0,05

Udimet 700 53,4 15,0 18,5 5,2 4,3 3,5 - 0,08 0,03 -

Waspaloy 58,3 19,5 13,5 4,3 1,3 3,0 - 0,08 0,006 0,06

Astroloy 55,1 15,0 17,0 5,2 4,0 3,5 - 0,06 0,03 -

Rene 41 55,3 19,0 11,0 10,0 1,5 3,1 - 0,09 0,005 -

Nimonic 80A 74,7 19,5 1,1 - 1,3 2,5 - 0,06 - -

Nimonic 90 57,4 19,5 18,0 - 1,4 2,4 - 0,07 - -

Nimonic 105 53,3 14,5 20,0 5,0 1,2 4,5 - 0,2 - -

Nimonic 115 57,3 15,0 15,0 3,5 5,0 4,0 - 0,15 - -

Composición química típica súper-aleaciones basadas en níquel10

Aleación %Ni %Cr %Co %Mo %A

l %Ti %Nb %C %B %Zr % Otros elementos

B-1900 64,0 8,0 10,0 6,0 6,0 1,0 - 0,10 0,015 0,1 4,0 % Ta

MAR-M200 60,0 9,0 10,0 - 5,0 2.0 1.0 0,13 0,015 0,05 12,0 % W

Inconel 738   61,0 16,0 8,5 1,7 3,4 3,4 0,9 0,12 0,01 0,10 1,7 % Ta,

3,6 % W

Rene 77 58,0 14,6 15,0 4,2 4,3 3,3 - 0,07 0,016 0,04

Rene 80 60,0 14,0 9,5 4,0 3,0 5,0 - 0,17 0,015 0,03 4,0 %W

Composición de la fase.Las fases principales de las aleaciones de alta temperatura incluyen:

La fase gamma (γ) es una matriz de red cristalina. En esta fase, la solución sólida contiene una gran cantidad de Co, Cr, Mo, W.

La fase gamma prima (γ') formada por partículas de precipitado, que tiene también una red cristalina. En esta fase incluye elementos tales como Al y Ti. La fracción de volumen de esta fase respecto a la matriz de austenita coherente es bastante grande.

Carburos. El contenido de carbono en las aleaciones es relativamente bajo (0,05-0,2%). Elementos formadores de carburos: Ti, Ta, Hf

Límite de grano de la fase γ'. Esta fase, forma una película a lo largo de los límites de grano durante el tratamiento térmico.

Boruros se sitúan en los límites de grano en forma de partículas extrañas.

DD

Diagrama de fase Cu=Ni

Tratamiento térmico.Las supe- aleaciones de níquel forjado contienen dispersado en la matriz carburos (MC). Un recocido homogeneizador permita preparar una matriz para obtener una distribución uniforme de partículas de la fase de endurecimiento γ' durante posterior envejecimiento. Por ejemplo, la aleación de Inco 718 se somete a un recocido homogeneizador durante 1 hora a 768 ° C, y el envejecimiento se lleva a cabo en dos etapas: 8 horas a 718 ° C y 8 horas a 621 ° C. El enfriamiento entre las etapas de envejecimiento se lleva a cabo de manera continua durante 2 horas.

Estructura cristalina.

Las súper-aleaciones de níquel presentan una microestructura peculiar, causante de sus excelentes propiedades, con una distribución en dos fases, gamma (γ) y gamma prima (γ´).

- Fase gamma: solución sólida centrada en las caras que actúa como matriz.

- Fase gamma prima: dispersión de precipitados ordenados inter-metálicos, responsable de la gran resistencia de las súper-aleaciones. Las fórmulas estequiometrias de esta fase son: Ni3Al, Ni3Ti o Ni3(AlTi).

Aplicaciones de las súper-aleaciones base níquel.

Debido a sus propiedades, estas aleaciones son empleadas 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 súper-aleaciones de níquel.

Una súper-aleación de níquel, normalmente se fabrica fundiendo una pieza de níquel y agregando cromo y pequeñas cantidades de otros elementos, como el aluminio o el titanio, para formar la fase gamma prima. El cromo protege el producto final de la corrosión, mientras que otros metales como titanio y wolframio, incrementan la dureza.

Cuando la aleación experimenta un enfriamiento posterior ya en estado sólido, se precipitan pequeños cubos de fase gamma prima dentro de la matriz de fase gamma. El tamaño final de las partículas de gamma prima se controla variando la velocidad de enfriamiento del material.

La primera súper-aleación de níquel fue la Nimonic 80, endurecible por precipitación, desarrollada en el año 1941 en Gran Bretaña. Es una solución sólida de níquel con 20% Cr, 2.25 % Ti, y 1% de Al;siendo estos dos últimos metales útiles para la formación de precipitados de gamma prima.

A principios de los años sesenta, se descubrió también otra nueva técnica de fabricación de piezas metálicas; por medio del efecto súper-plástico. Ciertos metales son susceptibles de experimentar deformaciones de su longitud inicial del orden del mil por ciento sin romperse, después de haber conseguido afinar mucho el tamaño de grano. La razón de este comportamiento radica en que los granos muy pequeños se deforman lentamente y deslizan unos respecto a otros sin perder su mutua cohesión. Así, los materiales súper-plásticos se pueden forjar en formas complejas, eliminando muchas etapas de mecanizado y de terminación.

Después, las piezas así deformadas se tratan térmicamente, se enfrían rápidamente y se envejecen, para conseguir una microestructura más resistente y estable a elevada temperatura que la ofrecida por granos pequeños de la estructura súper-plástica. Los materiales fabricados súper-plásticamente son menos costosos de mecanizar.

Una de las técnicas más importantes de procesado es la solidificación direccional. El concepto de solidificación direccional se inició con los trabajos realizados, en 1960, por técnicos de General Electric. Con ellos demostraron que la resistencia a la termofluencia de ciertas aleaciones de níquel puede aumentar drásticamente si en el momento de la obtención de estas aleaciones, se opera de modo que los límites de los granos se orienten paralelamente a un esfuerzo aplicado uní-axialmente, tal como sería el caso de la fuerza centrífuga existente en los álabes de una turbina y debida a la elevadavelocidad de rotación. Las muestras ofrecen menor tendencia a deformarse o a agrietarse si los límites de los granos no son perpendiculares al esfuerzo principal.

Procesos de endurecimiento empleados en estas aleaciones:

- Endurecimiento por solución sólida : Grandes adiciones de Cr, Mo y W, pequeñas adiciones de Ta, Zr, Nb y B proporcionan el endurecimiento por solución sólida. Estos efectos son bastante estables, actuando los bordes de grano como frenos en el avance de las dislocaciones, lo que provoca la resistencia a la termofluencia.

- Endurecimiento por dispersión de carburos : Todas las súper-aleaciones contienen pequeñas cantidades de carbono, que en combinación con otros elementos aleantes produce una red de finas partículas de carburo muy estables. Estos carburos, tales como TiC, BC, ZrC, TaC, etc, poseen una extraordinaria dureza.

- Endurecimiento por precipitación : Algunas súper-aleaciones de níquel que contienen Al y Ti forman precipitados endurecedores, coherentes con la matriz, del tipo gamma prima (Ni3Al, Ni3Ti, Ni3(AlTi) ) durante el envejecimiento, que aumentan la resistencia de la aleación, sobre todo a altas temperaturas.

Súper-aleaciones de níquel más empleadas :

- Hastelloy D (Ni, 10% Si, 3% Cu). Es una aleación para moldeo, fuerte, tenaz y extremadamente dura. Tiene una excelente resistencia a la corrosión al ácido sulfúrico. Difícil mecanización. Se emplea para evaporadores, reactores, canalizaciones y accesorios en la industria química.

- Hastelloy A (57% Ni, 20% Mo, 20% Fe) y Hastelloy B (62% Ni, 28% Mo, 5% Fe). Forman carburos globulares en una matriz de solución sólida. Ninguna responde al proceso de envejecimiento. Gran resistencia a la corrosión por ácido clorhídrico, fosforito y otros ácidos no oxidantes. Se emplean en la industria química para manejar, transportar y almacenar ácidos y otros materiales corrosivos.

- Inconel (76% Ni, 16% Cr, 8% Fe). Combina la resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y tenacidad características del Ni, con la resistencia a la oxidación a altas temperaturas, típica del Cr. Resiste la fatiga térmica sin hacerse frágil. Se utiliza en escapes y calentadores de motores de avión, en hornos y recipientes para tratamientos de nitruración y en tubos de protección de termopares.

- Chromel A (80% Ni, 20% Cr). Se emplea como elemento eléctrico de calefacción para aparatos caseros y hornos industriales. Nichrome (60% Ni, 16% Cr, 24% Fe) para resistencias de tostadores, cafeteras, planchas, secadores de pelo, calentadores eléctricos y reóstatos para equipos electrónicos.

- Illium B (50%Ni, 28%Cr, 8.5%Mo, 5.5%Cu) y el Illium G (56%Ni, 22.5%Cr, 6.5%Mo, 6.5%Cu) proporcionan superior resistencia a la corrosión en aleaciones de fundición maquinables de alta resistencia. Se utilizan en cojinetes de impulso y rotatorios y las piezas de bombas y válvulas en las que se requiere alta dureza a medios corrosivos. Fueron diseñados principalmente como materiales resistentes a los ácidos sulfúricos y nítricos.

- Nimonic 90 (53%Ni, 20%Cr, 18%Co, 2.5%Ti, 1.5%Al, 1.5%Fe). Principalmente utilizada por su resistencia a la fluencia (creep), su alta tenacidad y estabilidad a temperaturas elevadas. Es la aleación básica para los motores a reacción.

- Incoloy se caracterizan por una buena resistencia a la corrosión en ambientes acuosos y por su excelente resistencia a la oxidación en atmósferas a altas temperaturas. Sus aplicaciones incluyen hornos y equipos de tratamiento térmico, generadores de vapor, etc.

BASE-COBALTO.

- Resistentes a las altas temperaturas, mayores a las que soporta las aleaciones de Ni (> 1000 )

- Gran resistencia al desgaste y mecánicas a alta temperatura- Densidad 8.9 gr/cm3, magnético, alotrópico hcp - Contiene materiales refractarios, carburos y elevado cromo.- Por su uso se divide en tres partes:

• Aleaciones para uso a temperaturas entre 665 ºC y 1150 ºC. • Aleaciones para el uso a temperaturas en torno a los 650 ºC. • Aleaciones resistentes al desgaste.

Las súper-aleaciones base cobalto son aquellas que tienen como elemento principal o en mayor proporción al cobalto, conteniendo otras adiciones elementales comunes como son cromo, níquel, molibdeno, y tungsteno, que los hacen tener las propiedades adecuadas para resistir el medio ambiente al que están expuestos, como son las condiciones extremas a altas temperaturas. La tabla siguiente muestra las propiedades mecánicas que aportan algunos elementos de aleación en las súper-aleaciones base cobalto.

Propiedades que aportan algunos elementos de aleación en las aleaciones base cobalto.

METAL % PROPIEDAD GENERICACo 64.8 Rigidez, dureza y resistenciaCr 28.5 Resistencia a la corrosiónMo 5.3 Aumenta dureza y resistenciaSi 0.5 Mejora la fluidez durante la fundiciónMn 0.5 Mejora la fluidez durante la fundición C 0.4 Aumenta dureza y resistencia

Microestructura Las superlaciones base cobalto, no tienen una fase de fortalecimiento secundario como gamma prima. Sin embargo, están formadas por una matriz de cobalto, que es prácticamente austenítica, es decir, los elementos de adición utilizados como cromo, tantalio, tungsteno, molibdeno y níquel, entran en solución sólida en la matriz cúbica centrada en las caras y contribuyen al reforzamiento a través de los efectos normales de endurecimiento por solución sólida.

Los carburos son los responsables de que las aleaciones base cobalto posean una elevada resistencia al desgaste y a la abrasión a altas temperaturas. Sin embargo, las elevadas temperaturas, alrededor de 1,285º C, producen áreas de fusión inicial, que hacen la precipitación de carburos M23C6 en el borde de grano.

La resistencia mecánica de las súper-aleaciones base cobalto es inferior a las de níquel, pero mantienen su resistencia a temperaturas mucho más elevadas. Su resistencia en estas condiciones se debe, principalmente, a la distribución de los carburos refractarios (combinaciones de metales tales como el tungsteno y el molibdeno con el carbono) mencionados anteriormente, que tienden a precipitar en los límites de los granos de la matriz austenítica. La mejora de las propiedades de la aleación con la red de carburos se mantiene hasta temperaturas próximas a su punto de fusión.

En conclusión, las súper-aleaciones de cobalto están constituidas por metales refractarios y carburos metálicos, además de contener niveles

elevados de cromo, lo que aumenta la resistencia a la corrosión, que puede ser provocada por la presencia de gases de combustión calientes. Los átomos de cromo se combinan con los átomos de oxígeno y forman una capa protectora de óxido de cromo, que protege la aleación de gases corrosivos...

Resumen de las propiedades mecánicas más importantes de las súper-aleaciones base cobalto no solo sometidas a esfuerzos continuos sino también esfuerzos cíclicos e impacto. •Excelente resistencia al desgaste y al “galling” (descamación en la superficie a altas temperaturas. • Buena resistencia a la corrosión, debido a que en la superficie se forma una capa de óxido inerte que inhibe el ataque del medio fisiológico al metal y le confiere una extraordinaria protección. • Excelente resistencia a la oxidación, en caliente debido al mayor contenido en cromo (del 20 al 30%). • Buenas propiedades mecánicas tensión-ruptura a alta temperatura. • Módulo de elasticidad de entre 220 y 234 GPa que es superior incluso al de los aceros inoxidables (200-210 GPa). • Mantienen su resistencia a temperaturas elevadas. • Buena resistencia al calor (choque térmico). • Buena resistencia al creep (deformación que avanza con el tiempo). • Elevada refractariedad. • Son más sencillos de soldar que otras súper-aleaciones y se forjan con más facilidad. La gran resistencia al desgaste de las aleaciones base cobalto la hacen difícil de fabricar. Asi mismo, como en el níquel y en el hierro, la adición de cromo, molibdeno, y tungsteno mejoran la resistencia a la corrosión en estas aleaciones. La resistencia al Creep se alcanza por soluciones sólidas, y también por la adición de una fase dispersa virtualmente insoluble en la matriz.

Métodos de elaboración de súper-aleaciones base cobalto

Las técnicas de elaboración por las cuales se puede llevar a cabo la fabricación de súper-aleaciones base cobalto son prácticamente las mismas que las de base níquel, solo que se asumirán dos de suma importancia.

Fundición convencional La fusión es un método común en la fabricación de estas aleaciones, por medio de la fundición convencional. Este procedimiento consiste normalmente en fundir la pieza de cobalto y cromo, agregando pequeñas cantidades de otros metales como tantalio, tungsteno, molibdeno, níquel, carbono y hierro para aumentar aún más la dureza y proteger de la corrosión al producto final. Luego, la mezcla líquida se enfría controlando la velocidad, con el fin de obtener las propiedades adecuadas a altas temperaturas.

Moldeo por inversión o cera perdida El proceso de moldeo por inversión consiste en una caja refractaria donde se mete el modelo hecho de cera, para que posteriormente la caja se caliente, de manera que la cera se derrita y se plasme el molde en la misma caja. Luego, entra el material fundido y se llena la cavidad, formándose así la pieza. Por último, se rompe la caja refractaria dejando solo la pieza fundida. Esta técnica de procesado presenta las siguientes características: • Realiza piezas en una sola operación con un mínimo de gasto de material y de energía. • Las piezas no necesitan un maquinado posterior. • Puede fabricar cualquier pieza complicada y de cualquier tamaño. • Los materiales más duros de trabajar son los primeros candidatos para este tipo de fundición. Las ventajas del moldeo por inversión son: • Fabricación de piezas de cualquier forma, tamaño y material. • Excelente tolerancias. • No requiere posicionamiento de la pieza, ni salidas para desmoldeo. • Uniformidad en las piezas. • Económicamente rentable para una gran cantidad de piezas.

Poliestireno expandido Es muy similar al proceso anterior, solo que aquí se utiliza arena refractaria compactada en vez de una caja refractaria. En este proceso se obtienen los modelos de Poliestireno, revisando muy bien que no tengan defectos que se reproduzcan en las piezas. Luego, se recubre el modelo con arena refractaria compactada. Posteriormente, se vacía el material en la arena para que la temperatura evapore el Poliestireno. Por último, el material llena la cavidad y toma la forma de la pieza.

Las ventajas de la fundición con Poliestireno expandido son: • Evita el almacenamiento de modelos no permanentes. • Permite obtener tolerancia que se ajustan bien a las requeridas. • Permite el reciclaje de la arena ya utilizada. • No es necesaria la utilización de machos. • Los modelos se pueden fabricar uniendo parte más sencillas. • Mejor acabado superficial. • Libertad de diseño.

Pulvimetalurgia La Pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de súper-aleaciones con características especiales, y está basado en la compactación y Sinterización de pequeñas partículas de la aleación. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión, con el fin de eliminar la porosidad. El resultado es una aleación sólida sin heterogeneidades en la composición química, y se obtienen microestructuras homogéneas controladas, ya que se evitan los rechupes (contracciones de volumen producidos en la solidificación).

Procesos de endurecimiento empleados en súper-aleaciones base cobalto

Con el fin de obtener altas resistencias en frío y a elevadas temperaturas, los elementos de aleación deben producir un endurecimiento y una microestructura del material estable a estas temperaturas. Los procesos de endurecimiento generalmente empleados en estas aleaciones son: • Endurecimiento por solución sólida, • Endurecimiento por dispersión de carburos, y Endurecimiento por solución sólida Grandes adiciones de cromo, molibdeno y tungsteno, y pequeñas adiciones de tantalio, circonio, niobio y boro proporcionan un endurecimiento por solución sólida. Puesto que durante el calentamiento no ocurren procesos de ablandamiento, los efectos del endurecimiento resultan bastante estables, actuando los bordes de grano como frenos al avance de las dislocaciones. En consecuencia, esto hace a la aleación resistente a la termofluencia.

Endurecimiento por dispersión de carburos Todas las aleaciones, aunque no se haya especificado en su composición química, contienen pequeñas cantidades de carbono, el cual, en combinación con otros elementos de aleación, produce una red de partículas finas de carburo muy estables. Estos carburos, tales como el TiC, BC, ZrC, TaC, Cr7C3, Cr23C6, Mo6C y W6C, tienen una extraordinaria dureza. La estelita 6B, súper-aleación base cobalto, posee una elevada resistencia al desgaste y a la erosión a altas temperaturas debido a la presencia de estos carburos.

SUPERALEACIONES BASE Ti:

Propiedades

La densidad (4.507 gr/cm3) es mucho menor que las de base Ni y base Co

Alotrópico (fase hcp a temp. < 882 y fase bcc a temp.>882)

Poco dúctil y maleable (sus óxidos), como metal puro si es dúctil y maleable

Punto de fusión 1670

Gran tenacidad

Relación tenacidad-peso elevada

Gran resistencia mecánica, a la oxidación y corrosión

Soldable, no magnético

Aplicaciones

• Industria aeronáutica-aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio

• Construcción naval, donde se fabrican hélices y ejes de timón, cascos de cámaras de presión submarina, componentes de botes salvavidas y plataformas petrolíferas, así como intercambiadores de calor, condensadores y conducciones en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante, porque el contacto con el agua salada no le afecta

Industria militar, aquí el titanio es utilizado como material de blindaje, en la carrocería de vehículos ligeros, en la construcción de submarinos nucleares y en la fabricación de misiles.

Instrumentos deportivos, donde se hacen distintos productos de consumo deportivo como palos de golf, bicicletas, cañas de pescar, etc.

• Industria energética, donde es utilizado en la construcción de sistemas de intercambio térmico en las centrales térmicas eléctricas y centrales nucleares.

• Industria química, por ser resistente al ataque de muchos ácidos.

Prótesis, este metal tiene propiedades bio-compatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis e implantes de este metal.

Aleaciones de Titanio

• Titanio de alta pureza. • Aleaciones de titanio α • Aleaciones de titanio α+β. • Aleaciones de titanio β.

Titanio de alta pureza El titanio comercialmente de alta pureza soporta altas temperaturas, son de poco peso, tienen alta resistencia mecánica y son excelentes en la resistencia a la corrosión. El titanio comercialmente puro tiene una composición superior al 99% de titanio y está disponible en varios grados en función del contenido de elementos intersticiales (impurezas) que tiene, como el carbono, hidrogeno, hierro, nitrógeno y oxígeno, los cuales influyen sobre la resistencia mecánica y la tenacidad del metal. Es destacable que el aumento del contenido en hierro empeora la resistencia del metal a la corrosión.

Designación grado (ASTM)

Resistencia a la tensión mínima (MPa)

Módulo de elasticidad mínimo (MPa)

Límites de impurezas (%) Composición (%)N C H Fe O Mo Al Sn Zr

a 240 170 .03 .10 .015 .20 .18 - - - -Ti grado 2 340 280 .03 .10 .015 .30 .25 - - - -Ti grado 3 450 380 .05 .10 .015 .30 .35 - - - -Ti grado 4 550 480 .05 .10 .015 .50 .40 - - - -Ti grado 7 340 280 .03 .10 .015 .50 .25 - - - -

Propiedades de las super-aleaciones base titanio •Excelentes propiedades mecánicas. • Alta resistencia a la fatiga. • Excelente resistencia a la corrosión y oxidación; debido a que en la superficie se forma una capa de óxido inerte que impide el ataque del medio ambiente a la aleación y le confiere una extraordinaria protección. • Excelente resistencia a elevadas temperaturas, pero menor que la de las superlaciones base níquel y cobalto. • Alta tenacidad-peso.

• Densidad mucho menor que las superlaciones basadas en cobalto y níquel. • Alta ductilidad. • Son ligeras. • Fácilmente forjadas, soldadas y maquinadas. • Son muy costosas.

Procesos de fabricación de supe-aleaciones base Ti

• Pulvimetalurgia. • Efecto superplástico.

Pulvimetalurgia La Pulvimetalurgia ha alcanzado hoy en día gran importancia en la preparación de supe-aleaciones de titanio alcanzando características especiales, y está basado en la compactación y Sinterización de pequeñas partículas de la aleación. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando losmateriales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión, con el fin de eliminar la porosidad. El resultado es una aleación sólida sin heterogeneidades en la composición química, y se obtienen microestructuras homogéneas controladas, ya que se evitan los rechupes (contracciones de volumen producidos en la solidificación)

Efecto superplástico Las superaleaciones de titanio pueden fabricarse gracias a su superplasticidad. Esto no quiere decir que se ponga blando, si no que a un esfuerzo muy grande, cuando el titanio puro normalmente se rompería, la aleación empieza a experimentar deformación. Se puede deformar hasta unas 15 veces, o sea un 1500% sin romperse. La razón de este comportamiento radica en que los granos muy pequeños se deforman lentamente y se deslizan unos respecto a otros sin perder su mutua cohesión. El proceso después de haber conseguido afinar el tamaño de grano (obtenido a temperaturas por debajo del punto de fusión) consiste en llevar la aleación a una deformación plástica (velocidad de deformación lento) que se alcanza a una temperatura de 0.5 a 0.65 veces su temperatura de fusión, logrando así

la condición superplástica de la aleación. Una vez que se ha llevado el material a la condición superplástica es posible deformarlo, como si fuera una masilla, en la forma prevista o deseada. Después, las piezas así deformadas se tratan térmicamente, se enfrían rápidamente y se envejecen, para conseguir una microestructura más resistente y estable a elevada temperatura que la ofrecida por granos pequeños de la estructura superplástica. Así, las aleaciones superplásticas como las de titanio se pueden forjar en formas complejas, eliminando muchas etapas de mecanizado y de terminación. Este proceso es muy caro, ya que es lento, sin embargo es utilizado para hacer piezas y motores de aviones. Gran parte de los motores están hechos de titanio superplástico, ya que resuelve el problema de las uniones, porque las distintas partes se pegan a una cierta temperatura y se presionan.

SUPERALEACIONES DE TITANIO MÁS USUALES

Es una aleación de titanio α+β (específicamente casi-β), cuya composición es de 6% Al y 4% V, y es la aleación de titanio más empleada. El aluminio incrementa la temperatura de la transformación entre las fases α y β, mientras que el vanadio disminuye esa temperatura.

Aleación Ti-6Al-4V-(0.08-0.14)Ru Versión modificada de la aleación Ti-6Al-4V con contenido de Ru, que ofrece una mejora en la dureza ante fracturas en aire, agua de mar y salmueras. Tiene una buena resistencia a la corrosión y soporta altas temperaturas. Aprobado para ser utilizado en servicios ácidos como en quipos de procesamiento químico y perforación-producción de hidrocarburo mar adentro.

Aleación Ti-6Al-4V-1Mo Es una aleación de titanio α+β, cuya composición es de 6% Al, 4% V y 1% Mo. Se usa en forma de placa y forjados para aplicaciones específicas de alta resistencia. Es una aleación de gran utilidad en el sector aeroespacial.