Unidad 3 Superaleaciones

7/24/2019 Unidad 3 Superaleaciones

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INSTITUTO TECNOLGICO DE TIJUANADEPARTAMENTO DE INGENIERIA INDUSTRIAL

AGOSTO - DICIEMBRE 2015

Materiales Avanzados

Unidad III

Presenta:

Becerril Cruz Brena

Pr!"es!r:

MAE# Carl!s $lai%ir B!&!r'uez G!nzales


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C!nteni!Intr!ucci(n As)ect!s *enerales.....................................................................................3

Dia*ra%as e "ase+ %icr! estructura , cristal!*ra"a...........................................................4

M.t!!s e ela/!raci(n: "usi(n+ s!lii"icaci(n irecci!nal+ %etalr*ica e )!l!s....................7

C!%)!rta%ient! %ecnic!............................................................................................12

O3iaci(n , c!rr!si(n................................................................................................... 14

Ca%/i!s en la %icr! estructura urante la e3)!sici(n a te%)eraturas eleaas ....................15

C!nclusi(n..................................................................................................................17

Bi/li!*ra"a................................................................................................................. 17


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Intr!ucci(n

As)ect!s *enerales

4as su)eraleaci!nes !"recen una e3celente resistencia %ecnica+ ae%s e /rinar

una *ran resistencia a altas te%)eraturas+ esta/ilia , una *ran resistencia a la

c!rr!si(n , la !3iaci(n# Princi)al%ente es usa! )ara el sect!r aer!es)acial+ as c!%!

lulas /i-%etlicas+ )!r !ne circulan ci!s alta%ente c!rr!si!s#

4as su)eraleaci!nestienen una %atriz austentica , un ele%ent! e su)eraleaci(n e/ase e aleaci(n es *eneral%ente n'uel+ c!/alt! ! n'uel-ierr!# Al*un!s e&e%)l!s

e su)eraleaci!nes s!n 6astell!,+ Inc!nel+ 7as)al!,+ aleaci!nes Ren.+ aleaci!nes e

6a,nes ( Inc!l!,+ %is%as 'ue se )ueen "unir en RAD$ER S#A# e C#$#

Otra caracterstica i%)!rtante e las su)eraleaci!nes es la resistencia a la "ati*a+ es)!r ell! 'ue se usa en *ran %eia a la inustria aer!es)acial#

4assu)eraleaci!nes )ueen !"recer resistencia a altas te%)eraturas *racias a su"!rtaleci%ient! e s!luci(n s(lia# 4a !3iaci(n , resistencia a la c!rr!si(n es

)r!)!rci!naa )!r la "!r%aci(n e un recu/ri%ient! e /arrera t.r%ica+ 'ue se "!r%a

cuan! el %etal est e3)uest! al !3*en! , recu/re el %aterial#

Ta%/i.n se utilizan en %ei!s c!rr!si!s en lu*ar e !tr!s %ateriales %etlic!s 8)!r

e&e%)l!9 en lu*ar e acer! in!3ia/le en a%/ientes e a*ua salaa ! ci!#

4as su)eraleaci!nes/asaas en n'uel+ c!%! re*la *eneral+ )!seen una c!%)!sici(n'u%ica c!%)le&a# Inclu,e e 12 a 1 c!%)!nentes cuia!sa%ente e'uili/ra!s )ara

!/tener las )r!)ieaes re'uerias# El c!nteni! e i%)urezas tales c!%! silici! 8Si9+

"(s"!r! 8P9+ azu"re 8S9+ !3*en! 8O9 , nitr(*en! 8;9 ta%/i.n est c!ntr!la!# El

c!nteni! e ele%ent!s tales c!%! seleni! 8Se9+ telur! 8Te9+ )l!%! 8P/9 , /is%ut! 8Bi9+

e/e ser insi*ni"icante+ sie%)re 'ue la selecci(n e %aterias )ri%as c!n un c!nteni!

/a&! e est!s ele%ent!s+ )ues n! es )!si/le esacerse e ell!s urante la "usi(n#

Estas aleacionesc!ntienen n!r%al%ente e un 10 a 12< e cr!%! 8Cr9+ asta un =! las25 c!rres)!nientes a la "usi(n , la c!nersi(n# Secuencial%ente+ ta%/i.n a, un

au%ent! )aulatin! e la te%)eratura el siste%a "uni!#


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Solidi#icaci"n direccional

Es una serie e %eias a)licaas )ara c!ntr!lar la ali%entaci(n e /asti!res# C!%!

la %a,!ra e %etales , aleaci!nes s!lii"ican+ ca%/ian! el esta! l'ui! al e

esta! s(li! e3)eri%entarn una c!ntracci(n a)recia/le el !lu%en# Sin la atenci(n a

l!s )rinci)i!s el c!ntr!l+ l!s !/&et!s 'ue el %!le c!ntenr enc!*i%ient!

c!%n%ente lla%a! intern! e l!s ac!s a KesertanL#

Al*unas e las %eias a)licaas s!n el us! e "rialaes+ canalizaci!nes erticales+

c!ntr!l e la tari"a 'ue ierte+ te%)eratura 'ue ierte+ , el us! e e3!t.r%ic! %ateriales#

C!n el us! a)r!)ia! e las %eias+ c!%! el %etal s!lii"ica el inter"az )ara el l%ite

entre el l'ui! , el %etal s(li! se %uee acia una "uente el %etal aici!nal e la

ali%entaci(n , le&!s e la re*i(n !ne la s!lii"icaci(n c!%enz(#

4a s!lii"icaci(n irecci!nal se )uee utilizar c!%! )r!ces! e la )uri"icaci(n# Puest!

'ue la %a,!ra e las i%)urezas sern %s s!lu/les en el l'ui! 'ue en la "ase s(lia

urante la s!lii"icaci(n+ las i%)urezas Ksern e%)u&aasL )!r el "rente e la

s!lii"icaci(n+ causan! %uc! e ecar aca/a! )ara tener una c!ncentraci(n %s

/a&a e i%)urezas 'ue el %aterial e la %ateria e /ase+ %ientras 'ue el %etal

s!lii"ica! )asa! ser enri'ueci! c!n las i%)urezas# Esta lti%a )arte el %etal

)uee ser esecaa ! ser reciclaa# 4a c!neniencia e la s!lii"icaci(n irecci!nal

en 'uitar un in%)urit, es)ec"ic! e ciert! %etal e)ene e c!e"iciente e la )artici(n

e la i%)ureza en el %etal en la )re*unta+ se*n l! escrit! )!r Ecuaci(n e Sceil# 4a

s!lii"icaci(n irecci!nal se e%)lea c!n "recuencia c!%! )as! e la )uri"icaci(n en la

)r!ucci(n e %ulticr,stalline silici! )ara c.lulas s!lares#


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4a s!lii"icaci(n irecci!nal 8DS9 es c!ntr!la! )!r la s!lii"icaci(n el %etal l'ui!

)ara el su%inistr! c!ntinu! al "rente e s!lii"icaci(n e la "unici(n e %etal e

ali%entaci(n#

Entre l!s %.t!!s e s!lii"icaci(n irecci!nal+ el %.t!! e creci%ient! Bri*%an

c!nsiste en calentar el %aterial cristalin! )!r enci%a e su )unt! e "usi(n ,s!lii"icaci(n c!%! c!nsecuencia e su tasa e creci%ient! e"ini!s , el *raiente e

te%)eratura# IMMS SAS )ara las necesiaes e s!lii"icaci(n irecci!nal )!seen el

a)arat! e Bri*%an %!i"ica!#

O)ci!nes e utilizaci(n e la DS:

1# )ara )r!ucir l!s cristales iniiuales c!n !rientaci(n e l!s cristales e"ini!s2# Eut.ctica )ara )r!ucir %ateriales c!%)uest!s# Para iluciar la e)enencia entre las c!nici!nes e creci%ient! , la

%icr!estructura e las aleaci!nes e inter%etlic!s# El estui! el creci%ient! celular a enrticas )!r el ca%/i! e l!s )ar%etr!s

e s!lii"icaci(n5# Para el estui! e las c!lu%nas e e'uia3ial transici(n e creci%ient! e *ran!# Para estuiar la e!luci(n %icr!estructural urante la s!lii"icaci(n , )!steri!res

trans"!r%aci!nes e esta! s(li! )!r la c!%/inaci(n e s!lii"icaci(n

irecci!nal c!n l!s %.t!!s e en"ria%ient!J#

Para %ini%izar l!s e"ect!s a>in!s e la c!ntracci(n es c!neniente 'ue las

re*i!nes e la "unici(n %s istantes e la "uente e %etal l'ui! se s!lii"i'uen

)ri%er! , 'ue la s!lii"icaci(n )r!*rese e estas re*i!nes acia la %azar!ta#En esta "!r%a+ el %etal "uni! c!ntinuar is)!ni/le en las %azar!tas )ara )reenir

l!s ac!s e c!ntracci(n urante la s!lii"icaci(n#

Se usa el t.r%in! - s!lii"icaci(n irecci!nal )ara escri/ir este as)ect! el )r!ces! e

s!lii"icaci(n , sus %.t!!s e c!ntr!l#


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4a s!lii"icaci(n irecci!nal eseaa se l!*ra a)lican! la re*la e C!rin! al ise>!

e la "unici(n+ a su !rientaci(n entr! el %!le , al ise>! el siste%a e %azar!tas#

P!r e&e%)l!+ al l!calizar las secci!nes e la "unici(n c!n %en!res relaci!nes $A le&!s

e las %azar!tas la s!lii"icaci(n a)arecer )ri%er! en estas re*i!nes , el su%inistr!

e %etal l'ui! )ara el rest! e la "unici(n )er%anecer a/iert! asta 'ues!lii"i'uen las secci!nes %s !lu%in!sas#

Metal$r%ica de Polvos

Se e"ine c!%! el arte e ela/!rar )r!uct!s c!%erciales a )artir e )!l!s %etlic!s#

En este )r!ces! n! sie%)re se utiliza el cal!r+ )er! cuan! se utiliza este e/e

%antenerse e/a&! e la te%)eratura e "usi(n e l!s %etales a tra/a&ar# Cuan! se

a)lica cal!r en el )r!ces! su/secuente e la %etalur*ia e l!s )!l!s se le c!n!ce

c!%! sinteriza!+ este )r!ces! *enera la uni(n e )artculas "inas c!n l! 'ue se %e&!rala resistencia e l!s )r!uct!s , !tras e sus )r!)ieaes# 4as )iezas %etlicas

)r!uct! e l!s )r!ces!s e la %etalur*ia e l!s )!l!s s!n )r!uct! e la %ezcla e

iers!s )!l!s e %etales 'ue se c!%)le%entan en sus caractersticas# As se

)ueen !/tener %etales c!n c!/alt!+ tun*sten! ! *ra"it! se*n )ara 'u. a a ser

utiliza! el %aterial 'ue se "a/rica#

El %etal en "!r%a e )!l! es %s car! 'ue en "!r%a s(lia , el )r!ces! es s(l!

rec!%ena/le )ara la )r!ucci(n en %asa e l!s )r!uct!s+ en *eneral el c!st! e

)r!ucci(n e )iezas )r!uct! e )!l! %etlic! es %s alt! 'ue el e la "unici(n+ sin

e%/ar*! es &usti"ica/le , renta/le )!r las )r!)ieaes e3ce)ci!nales 'ue se !/tienen

c!n este )r!cei%ient!# E3isten )r!uct!s 'ue n! )ueen ser "a/rica!s , !tr!s n!

c!%)iten )!r las t!lerancias 'ue se l!*ran c!n este %.t!! e "a/ricaci(n#

El )r!ces! e %anera *eneral c!nsiste en:

1# Pr!ucci(n e )!l! e l!s %etales 'ue sern utiliza!s en la )ieza2# Mezcla! e l!s %etales )artici)antes# C!n"!r%a! e las )iezas )!r %ei! e )rensas# Sinteriza! e las )iezas5# Trata%ient!s t.r%ic!s

Dia*ra%a )ara la )r!ucci(n e )iezas )!r %ei! e )!l!s


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El ta%a>!+ "!r%a , istri/uci(n e l!s )!l!s a"ectan las caractersticas e las )iezas a

)r!ucir+ )!r l! 'ue se e/e tener es)ecial cuia! en la "!r%a en la 'ue se )r!ucen

l!s )!l!s# 4as )rinci)ales caractersticas e l!s )!l!s a c!nsierar s!n:

1# !r%a

2# inura

# Distri/uci(n

# Ca)acia )ara "luir5# Pr!)ieaes 'u%icas

# C!%)resi/ilia


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C!%)!rta%ient! %ecnic!D!reza

4!s resulta!s e las %eici!nes e ureza en las %uestras sinterizaas a 105C+

!%!*enizaas a 1000 , 105C , )!steri!r%ente ene&ecias a 50C urantei"erentes tie%)!s se )resentan en la i*ura 5#

C!%! )uee erse en esta "i*ura en t!!s l!s cas!s en la %eia 'ue el tie%)! e

ene&eci! es %a,!r la ureza e las %uestras tiene a ecrecer+ asi%is%!+ se tiene

'ue a %en!res te%)eraturas e !%!*eneiza! esta ureza i*ual%ente es %en!r# 4a

e3)licaci(n e este c!%)!rta%ient! tiene su !ri*en en el creci%ient! an!r%al e l!s

)reci)ita!s "!r%a!s urante el trata%ient! e ene&eci!# 4a ureza re)!rtaa )ara

este ti)! e aleaci(n !/tenia )!r "usi(n es e 0 RC N=+ c!%! se e a'u se tienen

al!res e ureza %u, )r(3i%!s a este+ l! 'ue es inicati! e 'ue l!s resulta!s e

ureza a'u %ei!s estn ac!res a l! re)!rta! en la literatura+ e %anera tal 'ue sise l!*ran c!ntr!lar , esta/lecer %e&!r las c!nici!nes el )r!cesa%ient! )ara "a/ricar

este ti)! e aleaci(n )!r %ei! e %etalur*ia e )!l!s se )!r !/tener una aleaci(n

c!n %e&!res caractersticas %ecnicas#


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Resistencia a la tensi"n

4!s resulta!s e las %eici!nes e resistencia a la tensi(n en las %uestras

sinterizaas a 105C+ !%!*enizaas a 1000 , 105C , )!steri!r%ente ene&ecias

a 50C urante i"erentes tie%)!s se )resentan en la i*ura # C!%! es e es)erarse

si la ureza e un %aterial is%inu,e su resistencia au%enta N# Tal , c!%! se !/seraen la "i*ura la resistencia e la aleaci(n es %a,!r en la %eia 'ue el tie%)! e

ene&eci! ta%/i.n se incre%enta# Si /ien las ariaci!nes en resistencia n! s!n %u,

si*ni"icatias+ estas se an+ l! 'ue inica 'ue t!as , caa una e las c!nici!nes el

)r!cesa%ient! tienen una "uerte in"luencia en las caractersticas "inales e las

aleaci!nes "a/ricaas , l! 'ue a )auta a !)ti%izar estas c!nici!nes )ara "a/ricar la

aleaci(n c!n las %e&!res caractersticas %ecnicas#


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O3iaci(n , c!rr!si(n

4!s s)er-aleaci!nes ! su)erall!,s e alt! "unci!na%ient! tienen una "uerza %ecnica

e3celente , una resistencia al esliza%ient! en te%)eraturas altas+ /uena esta/ilia

en la su)er"icie+ resistencia a la c!rr!si(n , a la !3iaci(n# T)ica%ente tienen una

estructura austenitica e cristales c/ic!s e caratula centraa , su /ase es e

aleaci!nes 'ue c!ntienen ele%ent!s c!%! n'uel+ c!/alt!+ ! n'uel-ierr!# El esarr!ll!

e las s)er-aleaci!nes an si! )rinci)al%ente en"!caas en la inustria aer!es)acial

, el.ctrica#

4as s)er-aleaci!nes resistentes a la c!rr!si(n s!n a%)lia%ente usaas en a%/ientes

e3tre%!s+ !ne una *ran resistencia al cal!r , a la c!rr!si(n s!n %u, i%)!rtantes

)ara la inte*ria el )r!uct! "inal# 4!s su)erall!,s ! s)er-aleaci!nes s!n

a%)lia%ente usaas en )r!ces!s 'u%ic!s , )etr!'u%ic!s+ )lantas el.ctricas+ e

inustrias e *as , )etr!le!#

Mucas e las s)er-aleaci!nes inustriales c!n /ase en n'uel c!ntienen ele%ent!s

alea!s 'ue inclu,en Cr!%! 8Cr9+ Alu%ini! 8Al9+ Titani! 8Ti9+ %!li/en! 8M!9+ Tun*sten!

879+ ;i!/i! 8;/9+ Tantali! 8Ta9+ , C!/alt! 8C!9#

Me*a Me3 le !"rece la %a,!ra e las s)er-aleaci!nes en )resentaci!nes c!%! )laca+

l%ina+ /arra+ tu/!+ Ktu/in*L 8c!n c!stura , sin c!stura9+ ala%/re , c!ne3i!nes#

Cules aleaci!nes e n'uel s!n S)er-aleaci!nesQ

Aleaci(n C-2J+ ta%/i.n c!n!cia c!%! 6astell!, C-2J %arca re*istraa#

Aleaci(n F+ ta%/i.n c!n!cia c!%! 6astell!, F ! Inc!nel 6F %arcas

re*istraas#

Aleaci(n J1=+ ta%/i.n c!n!cia c!%! Inc!nel J1= %arca re*istraa#

Aleaci(n 20#

Cules s!n las caractersticas e las Su)eraleaci!nesQ

E3celente "uerza %ecnica , resistencia al esliza%ient! en altas

te%)eraturas#

Buena esta/ilia en la su)er"icie#
http://megamex.com/span/hastelloy-c-276-c276-nickel-alloy.htmhttp://megamex.com/span/hastelloy_x.htmhttp://megamex.com/span/inconel_718.htmlhttp://megamex.com/span/Alloy-20.htmlhttp://megamex.com/span/hastelloy-c-276-c276-nickel-alloy.htmhttp://megamex.com/span/hastelloy_x.htmhttp://megamex.com/span/inconel_718.htmlhttp://megamex.com/span/Alloy-20.html


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Resistencia a la c!rr!si(n , a la !3iaci(n#


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Ca%/i!s en la %icr! estructura urante la e3)!sici(n a

te%)eraturas eleaas

Alotro&'aEl "en(%en! al!tr!)a ! )!li%!r"is%! se )resenta en l!s ele%ent!s , c!%)uest!s 'ue

e3isten en %s e una "!r%a cristalina+ /a&! i"erentes c!nici!nes e te%)eratura ,

)resi(n#

Muc!s %etales inustrial%ente i%)!rtantes c!%!:

6ierr!

Titani!

C!/alt!

E3)eri%entan trans"!r%aci!nes at%!s".ricas#

Este "en(%en! e la al!tr!)a+ se e/e a 'ue l!s t!%!s 'ue "!r%an las %!l.culas+ se

a*ru)an e istintas %aneras+ )r!!can! caractersticas "sicas i"erentes c!%!:

C!l!r

Dureza Te3tura al!tr()icas a eleaas te%)eraturas , )resi(n


17/18

El a*ua es un e&e%)l! )rctic! , c!%n+ ,a 'ue l! )!e%!s enc!ntrar en l!s esta!s:

S!li! 86iel!9

4i'ui!

Gase!s!

En el cas! el car/(n %ineral+ 'ue esta s!%eti! a altas te%)eraturas , alta )resi(n+

)r!!ca 'ue se re!r*anicen las %!l.culas "!r%an! cristales c!%! el ia%ante#

4a al!tr!)a se e/e a al*unas e las raz!nes si*uientes:

n ele%ent! tiene !s ! %s clases e %!l.culas+ caa una e las cuales

c!ntiene istint!s n%er!s e t!%!s 'ue e3isten en la %is%a "ase ! esta!

"sic!# n ele%ent! "!r%a !s ! %s arre*l!s e t!%!s ! %!l.culas en un cristal#

E&e%)l! el ia%ante 8la estructura %!lecular es trii%ensi!nal9 , el *ra"it! 8suestructura la%inar )lana9#


18/18

C!nclusi(nA tra.s e t.cnicas e %etalur*ia e )!l!s se "a/ricar!n e3it!sa%ente

su)eraleaci!nes /ase n'uel#

4as )r!)ieaes %ecnicas e)enen "uerte%ente e las c!nici!nes e!%!*eniza! , s!/re t!! e l!s tie%)!s e ene&eci!# Teni.n!se %e&!res al!res

e resistencia a la tensi(n a tie%)!s lar*!s e ene&eci! , altas te%)eraturas e

!%!*eniza!#

4a "!r%aci(n urante el ene&eci! e )reci)ita!s e c!%)uest!s inter%etlic!s el

ti)! ;i3Ti, tienen una %arcaa in"luencia en las )r!)ieaes %ecnicas ealuaas#

Bi/li!*ra"aC# # McMa!n r#+ Structural Materials+ Meri!n B!!s+ 15-= 82009

# # 7essel+ Te 6an/!! !" Aance Materials+ !n 7ile, U S!ns+ -== 82009#

# # Sacel"!r an 7# Ale3aner+ Materials Science an En*ineerin* 6an/!!+ CRS

Press+ B!ca Rat!n l!ria+ )*# 1-H5+ 2001#

tt):es#sliesare#neter!alre,su)eraleaci!nes

tt):%e*a%e3#c!%s)ansu)er-aleaci!nes#t%

tt):!cu%ents#%3!cu%entssu)eraleaci!nes-55/"a=2Jc00#t%l
http://megamex.com/span/super-aleaciones.htmhttp://documents.mx/documents/superaleaciones-55b4fa8d27c00.htmlhttp://megamex.com/span/super-aleaciones.htmhttp://documents.mx/documents/superaleaciones-55b4fa8d27c00.html

Unidad 3 Superaleaciones

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