ES2322082T3 - Aleacion basada en aluminuros de titanio. - Google Patents

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Abstract

Aleación basada en aluminuros de titanio preparados mediante el uso de técnicas metalúrgicas de fusión y de polvos, con una composición de la aleación de 44,5% en átomos <= Al <= 47% en átomos, 5% en átomos <= Nb <= 10% en átomos, de 0,1% en átomos a 3,0% en átomos de molibdeno, opcionalmente B y/o C en cantidades >= 0,05% en átomos y <= 0,8% en átomos, y como resto titanio e impurezas habituales, estando configurada la aleación de aluminuro de titanio gamma con una dispersión fina de la fase beta y estando la fase beta presente hasta una temperatura inferior a 1.320ºC.

Description

Aleación basada en aluminuros de titanio.
La invención se refiere a aleaciones basadas en aluminuros de titanio preparados mediante el uso de técnicas metalúrgicas de fusión y de polvos, con una composición de las aleaciones según la reivindicación 1.
Las aleaciones de aluminuro de titanio presentan propiedades que las hacen especialmente apropiadas para el uso como material de construcción ligero, en particular, para aplicaciones a altas temperaturas. Para la práctica industrial resultan especialmente interesantes las aleaciones que se basan en una fase intermetálica \gamma-(TiAl) con estructura tetragonal y que contienen también, además de la fase mayoritaria \gamma-(TiAl), proporciones minoritarias de la fase intermetálica \alpha_{2}(Ti_{3}Al) con estructura hexagonal. Estas aleaciones de aluminuro de titanio \gamma se caracterizan por propiedades tales como una baja densidad (3,85 a 4,2 g/cm^{3}), altos módulos elásticos y una alta resistencia y resistencia a la fluencia hasta 700ºC, lo que las hace atractivas como material para elementos de construcción móviles a temperaturas de uso elevadas. Ejemplos de ello son álabes en motores de avión y en turbinas de gas estacionarias, válvulas de motores, así como ventiladores de gas caliente.
En el ámbito técnicamente importante de las aleaciones con contenidos en aluminio de 45% en átomos a 49% en átomos se producen, durante la solidificación de la masa fundida y durante el enfriamiento posterior, una serie de transformaciones de fase. La solidificación se puede realizar bien completamente a través del cristal mixto \beta con estructura cúbica centrada en el espacio (fase de alta temperatura) o bien en dos reacciones peritécticas en las que participa el cristal mixto \alpha con estructura hexagonal y la fase \gamma.
Asimismo se sabe que el elemento niobio (Nb) conduce a un incremento de la resistencia, de la resistencia a la fluencia y de la estabilidad a la oxidación, pero también de la ductilidad. Con el elemento boro, prácticamente insoluble en la fase \gamma, se puede lograr un finamiento del grano tanto en el estado de fundición como también después de la conformación con un tratamiento térmico posterior en la zona \alpha. Una mayor proporción de la fase \beta en la estructura como consecuencia de unos contenidos bajos en aluminio y unas concentraciones altas de elementos estabilizadores de la fase \beta puede conducir a una dispersión gruesa de esta fase y provocar un empeoramiento de las propiedades mecánicas.
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminuro de titanio \gamma son muy anisotrópicas debido a su comportamiento de deformación y de rotura, pero también por la anisotropía de las estructuras lamelares que se ajustan preferentemente y/o de las estructuras dúplex. Para ajustar selectivamente la estructura y textura durante la fabricación de los elementos de construcción de aluminuros de titanio se usan procedimientos de colada, diferentes procedimientos pulvimetalúrgicos y de conformación, así como combinaciones de estos procedimientos de fabricación.
Por las publicaciones de Y-W. Kim y D.M. Dimiduk en "Structural Intermetallics 1997", eds. M.V. Nathal, R. Darolia, C.T. Liu, P.L. Martin, D.B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, TMS, Warrendale PA, 1996, pág. 531, se sabe que en diferentes programas de desarrollo se ha estudiado el efecto de un mayor número de elementos de aleación en la constitución, en el ajuste de la estructura en diferentes procedimientos de preparación y en las propiedades individuales. Las relaciones descubiertas son similares en complejidad a las de otros metales estructurales, por ejemplo aceros, y sólo se pueden resumir en reglas de forma limitada y muy general. Así, unas composiciones determinadas pueden presentar excelentes combinaciones de propiedades.
Por el documento EP 1015650 B1 se conoce una aleación de aluminuro de titanio que presenta una estructura química y estructuralmente homogénea. En este caso, las fases mayoritarias \gamma (TiAl) y \alpha_{2} (Ti_{3}Al) están distribuidas de forma finamente dispersa. La aleación de aluminuro de titanio dada a conocer, con un contenido en aluminio de 45% en átomos, se caracteriza por unas propiedades mecánicas y propiedades a altas temperaturas extraordinariamente buenas.
Un problema general de todas las aleaciones de aluminuro de titanio reside en su baja ductilidad. Hasta ahora no se ha logrado mejorar de forma decisiva, a través de efectos de aleación, la alta fragilidad y la baja tolerancia a daños, dadas por la naturaleza de las fases intermetálicas, de las aleaciones de aluminuro de titanio (véase "Structural Intermetallics 1997", pág. 531, véase anteriormente). Para las aplicaciones mencionadas en la introducción son suficientes en muchos casos unos alargamientos plásticos de rotura \geq 1%. Sin embargo, los fabricantes de turbinas y motores exigen que este grado mínimo de ductilidad se garantice en la producción industrial a lo largo de un gran número de lotes. Puesto que la ductilidad depende sensiblemente de la estructura, resulta extremadamente difícil asegurar durante el proceso de producción industrial la formación de una estructura lo más homogénea posible. Para las aleaciones altamente resistentes, la magnitud máxima tolerable del defecto, por ejemplo el tamaño máximo de grano o de colonia lamelar, es especialmente pequeña, de manera que para tales aleaciones se desea una homogeneidad muy elevada de la estructura. Ésta, sin embargo, es muy difícil de alcanzar, ya sólo por las oscilaciones inevitables en la composición de la aleación, por ejemplo de \pm 0,5% en átomos en el contenido de Al.
De entre los muchos tipos de estructuras posibles en las aleaciones de aluminuro de titanio \gamma, actualmente sólo se consideran para las aplicaciones a altas temperaturas las estructuras lamelares o las denominadas estructuras dúplex. Las primeras se generan durante el enfriamiento a partir de la zona monofásica del cristal mixto \alpha, precipitándose de forma cristalográficamente orientada placas de la fase \gamma en el cristal mixto \alpha.
Por el contrario, las estructuras dúplex constan de colonias lamelares y granos \gamma y se generan cuando el material se recuece en la zona bifásica \alpha + \gamma. Al enfriarse, los granos \alpha allí presentes se vuelven a convertir en colonias lamelares bifásicas. En las aleaciones de aluminuro de titanio \gamma se generan grandes componentes estructurales sobre todo porque se forman grandes granos \alpha al atravesar la zona \alpha. Esto ya puede ocurrir durante la solidificación, cuando se forman grandes cristales columnares de la fase \alpha en la masa fundida. Por consiguiente, debe evitarse en la medida de lo posible la zona monofásica del cristal mixto \alpha durante el procesamiento. Sin embargo, puesto que en la práctica se producen oscilaciones en la composición y en las temperaturas del proceso y, por lo tanto, oscila localmente la constitución en las piezas de trabajo, no se puede excluir la formación de colonias lamelares gruesas.
El documento EP-0549181 da a conocer además un aluminuro de titanio de tipo \gamma que comprende titanio, aluminio, cromo y niobio en la composición TiAl_{46-48}Cr_{1-3}Nb_{6-14}, preparándose la aleación por colada y prensado isostático en caliente (HIP).
En el documento JP-A-06116691 se da a conocer un procedimiento de tratamiento térmico para aleaciones de TiAl con la composición Ti - (45-50)% en átomos de Al - (3-12)% en átomos de (Nb, Mo, Cr), estando contenidos en las aleaciones uno o dos de los elementos mencionados Nb, Mo y Cr. De acuerdo con la exposición técnica, las aleaciones se recuecen en la zona monofásica \alpha y a continuación se enfrían rápidamente para suprimir la transformación de equilibrio \alpha \rightarrow \alpha + \gamma \rightarrow \alpha_{2} + \gamma y promover en su lugar una transformación masiva de \alpha \rightarrow \gamma. A continuación se realiza un recocido de envejecimiento.
El documento US-A-5393356 da a conocer asimismo un material multifásico resistente a altas temperaturas formado por una aleación basada en un compuesto intermetálico de tipo \gamma-TiAl, en el que la aleación de TiAl presenta también, además de un contenido en titanio de 35 a 45% en átomos y un contenido en aluminio de 45 a 60% en átomos, proporciones aleadas de silicio (0,1 a 20% en átomos) y niobio (0,1 a 15% en átomos), lo que mejora la estabilidad de la aleación a la oxidación.
Partiendo de este estado de la técnica, la presente invención se propone el objetivo de proporcionar una aleación de aluminuro de titanio con una morfología fina y homogénea de la estructura, en la que las variaciones en la composición de la aleación que aparecen en la práctica industrial y las oscilaciones inevitables en la temperatura durante el proceso de producción casi no afecten, o no afecten significativamente, a la homogeneidad de la aleación, en particular sin realizar modificaciones esenciales en los procedimientos de producción. El objetivo consiste asimismo en proporcionar un elemento de construcción compuesto por una aleación homogénea.
Este objetivo se alcanza mediante una aleación basada en aluminuros de titanio preparados mediante el uso de técnicas metalúrgicas de fusión y de polvos, con una composición de la aleación de 44,5% en átomos \leq Al \leq 47% en átomos, en especial de 44,5% en átomos \leq Al \leq 45,5% en átomos, 5% en átomos \leq Nb \leq 10% en átomos, de 0,1% en átomos a 3,0% en átomos de molibdeno (Mo), opcionalmente B y/o C en cantidades \geq 0,05% en átomos y \leq 0,8% en átomos, y como resto titanio e impurezas habituales, estando configurada la aleación de aluminuro de titanio \gamma con una dispersión fina de la fase \beta y estando la fase \beta presente hasta una temperatura inferior a 1.320ºC. El resto de la aleación se compone de Ti (titanio).
En los experimentos se ha observado que mediante la adición por aleación de molibdeno a los aluminuros de titanio con una proporción de niobio, en los que la fase \beta normalmente no es estable a lo largo de todo el intervalo de temperaturas y, por lo tanto, los restos de la fase \beta de alta temperatura desaparecen durante los pasos de proceso habituales, tales como la extrusión, se obtiene una mayor homogeneidad de la estructura de la aleación. De este modo se realiza una proporción volumétrica de la fase \beta a lo largo de todo el intervalo de temperaturas relevante para el proceso de producción sin engrosamiento de los granos. Este tipo de aleación de acuerdo con la invención presenta entonces, gracias a la dispersión fina y muy uniforme de la fase \beta, una estructura homogénea con altos valores de resistencia.
De este modo se proporciona una aleación que es adecuada como material de construcción ligero para aplicaciones a altas temperaturas, como, por ejemplo, álabes o componentes de motores y turbinas.
La aleación de acuerdo con la invención se prepara usando procedimientos metalúrgicos de colada, de fusión o de polvos o usando estos procedimientos en combinación con técnicas de conformación.
La adición de molibdeno en una cantidad de 1,0% en átomos a 3,0% en átomos ha conducido, sobre todo en el caso de Ti - (44,5% en átomos a 45,5% en átomos) de Al - (5% en átomos a 10% en átomos) de Nb, a buenas microestructuras con una alta homogeneidad de la estructura.
Una aleación de acuerdo con la invención presenta asimismo una composición de Ti - z Al - y Nb - x B, con 44,5% en átomos \leq z \leq 47% en átomos, en especial con 44,5% en átomos \leq z \leq 45,5% en átomos, 5% en átomos \leq y \leq 10% en átomos y 0,05% en átomos \leq x \leq 0,8% en átomos y como resto titanio e impurezas habituales, o una composición de Ti - z Al - y Nb - w C, con 44,5% en átomos \leq z \leq 47% en átomos, en especial con 44,5% en átomos \leq z \leq 45,5% en átomos, 5% en átomos \leq y \leq 10% en átomos y 0,05% en átomos \leq w \leq 0,8% en átomos y como resto titanio e impurezas habituales, que contiene en cada caso una cantidad de molibdeno (Mo) comprendida en el intervalo de 0,1% en átomos a 3% en átomos y en la que la fase \beta está presente hasta una temperatura inferior a 1.320ºC.
De forma alternativa, una aleación consta de Ti - z Al - y Nb - x B - w C, con 44,5% en átomos \leq z \leq 47% en átomos, en especial con 44,5% en átomos \leq z \leq 45,5% en átomos, 5% en átomos \leq y \leq 10% en átomos, 0,05% en átomos \leq x \leq 0,8% en átomos y 0,05% en átomos \leq w \leq 0,8% en átomos, y adicionalmente de molibdeno en una cantidad comprendida en el intervalo de 0,1% en átomos a 3% en átomos, en la que la fase \beta está presente hasta una temperatura inferior a 1.320ºC.
Por medio de las aleaciones indicadas y los contenidos de aleación correspondientes se generan aleaciones de aluminuro de titanio \gamma altamente resistentes con una dispersión fina de la fase \beta para un amplio intervalo de temperaturas de proceso.
En la presente invención, la estabilidad de la estructura y la seguridad del proceso pretendidas se alcanzan evitando, mediante la incorporación selectiva de la fase \beta cúbica centrada en el espacio, la aparición de zonas monofásicas a lo largo de todo el intervalo de temperaturas por el que se pasa durante los procesos de producción y durante el uso. En principio, la fase \beta aparece en todas las aleaciones de aluminuro de titanio técnicas como fase de alta temperatura a temperaturas \geq 1.350ºC.
Por la bibliografía se sabe que esta fase se puede estabilizar a temperaturas más bajas mediante diferentes elementos, tales como Mo, W, Nb, Cr, Mn y V. El problema concreto de la adición por aleación de estos elementos reside, sin embargo, en que los elementos estabilizadores de \beta han de ajustarse con gran exactitud al contenido de Al. Además, al añadir estos elementos se producen interacciones no deseadas que conducen a altas proporciones de la fase \beta y a una dispersión gruesa de esta fase. Una constitución de este tipo es extremadamente desventajosa para las propiedades mecánicas.
También las propiedades de la fase \beta dependen de los elementos de aleación correspondientes y de su composición. En particular, la constitución debe elegirse de tal manera que se evite en gran medida la precipitación de la frágil fase \omega en la fase \beta. En base a estas relaciones se proporciona una composición de aleación con la que se puede realizar, para un amplio intervalo de temperaturas de proceso, una composición y dispersión de la fase \beta óptimas para las propiedades mecánicas. Al mismo tiempo se alcanzan las mejores propiedades de resistencia posibles.
Según una configuración ventajosa de la invención, la aleación contiene asimismo boro, preferentemente un contenido de boro en la aleación comprendido en el intervalo de 0,05% en átomos a 0,8% en átomos. La adición de boro conduce ventajosamente a la formación de precipitaciones estables que contribuyen al endurecimiento mecánico de la aleación de acuerdo con la invención y a la estabilización de la estructura de la aleación.
Además resulta ventajoso que la aleación contenga carbono, a saber, preferentemente un contenido de carbono comprendido en el intervalo de 0,05% en átomos a 0,8% en átomos. También la adición de carbono, preferentemente en combinación con el aditivo de boro antes descrito, conduce a la formación de precipitaciones estables que contribuyen igualmente al endurecimiento mecánico de la aleación y a la estabilización de la estructura.
El objetivo se alcanza asimismo mediante un elemento de construcción fabricado a partir de una aleación de acuerdo con la invención. Para evitar repeticiones se remite expresamente a las explicaciones anteriores.
La invención se describe a continuación a modo de ejemplo y sin limitación de la idea inventiva general mediante ejemplos de realización, haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos a los que se remite por lo demás para el conocimiento de todos los detalles de acuerdo con la invención no explicados con más detalle en el texto. Muestran:
la fig. 1 una imagen de microscopía electrónica de barrido de un lingote con una aleación de Ti - 45 Al - 8 Nb - 0,2 C (% en átomos);
las figs. 2a a 2c respectivamente una imagen de la estructura de una aleación de Ti - 45 Al - 8 Nb - 0,2 C (% en átomos) tomada con un microscopio electrónico de barrido después de diferentes pasos de procedimiento;
las figs. 3a y 3b respectivamente una imagen de la estructura de una aleación de acuerdo con la invención de Ti - 45 Al - 5 Nb - 2 Mo (% en átomos) tomada después de diferentes pasos de procedimiento y
la fig. 4 un diagrama con curvas de tensión/alargamiento de muestras de la aleación Ti - 45 Al - 5 Nb - 2 Mo (% en átomos).
En la fig. 1 se muestran dos imágenes de la estructura de un lingote con la aleación Ti - 45 Al - 8 Nb - 0,2 C (% en átomos). Estas imágenes, así como todas las demás imágenes en las figuras siguientes, se tomaron con un microscopio electrónico de barrido mediante electrones retrodifundidos.
La estructura (fig. 1) muestra colonias lamelares de las fases \alpha_{2} y \gamma, generadas a partir de antiguas lamelas \gamma. Las antiguas lamelas \gamma están separadas por bandas de granos claros de la fase \beta o \beta_{2}. Las lamelas \alpha formadas en primer lugar en la transformación \beta-\alpha se descomponen durante el enfriamiento posterior en lamelas \alpha_{2} y \gamma.
En las figuras 2a a 2c se muestran imágenes adicionales de la estructura de la aleación Ti - 45 Al - 8 Nb - 0,2 C tomadas con el microscopio electrónico de barrido después de diferentes pasos de procedimiento. La fig. 2a muestra la estructura después de la extrusión a 1.230ºC. La dirección de la extrusión es horizontal. La estructura muestra granos de las fases \alpha_{2} y \gamma, y la fase \beta cúbica centrada en el espacio ha desaparecido.
La fig. 2b muestra la estructura de la aleación después de la extrusión a 1.230ºC y de un paso adicional de forja a 1.100ºC. La estructura muestra granos de las fases \alpha_{2} y \gamma y unas pocas colonias lamelares \alpha_{2}/\gamma.
En la fig. 2c se representa la estructura de la aleación después de la extrusión a 1.230ºC y de un tratamiento térmico siguiente a 1.330ºC. La estructura muestra igualmente granos de las fases \alpha_{2} y \gamma. La imagen muestra una estructura completamente lamelar con lamelas de las fases \alpha_{2} y \gamma. El tamaño de las colonias lamelares asciende a aproximadamente 200 \mum, aunque también aparecen colonias que superan claramente los 200 \mum.
Al igual que en la estructura representada en la fig. 2a, la fase cúbica centrada en el espacio tampoco aparece ya en las estructuras representadas en las figs. 2b y 2c. Por lo tanto, la fase \beta no es estable termodinámicamente en este intervalo de temperaturas, con un tratamiento térmico después de la extrusión.
En las figuras 3a y 3b se representan las estructuras de una aleación de acuerdo con la invención en dos imágenes de microscopía electrónica de barrido. Partiendo de una aleación de Ti - 45 Al - 5 Nb se añadió por aleación un 2% en átomos de molibdeno. Esta aleación de Ti - 45 Al - 5 Nb - 2 Mo generada se basa en una composición descrita en el documento de patente europeo EP 1015650 B1.
Las figuras 3a y 3b muestran las estructuras de esta aleación de acuerdo con la invención observadas después de la extrusión a 1.250ºC y de un tratamiento térmico siguiente a 1.030ºC (fig. 3a) y a 1.270ºC (fig. 3b).
La estructura de la fig. 3a muestra granos de las fases \alpha_{2} y \gamma y de la fase \beta clara, estando esta última dispuesta en bandas. La estructura de la fig. 3b muestra colonias lamelares de las fases \alpha_{2} y \gamma, así como granos de la fase \beta clara en la que ha precipitado de nuevo la fase \gamma.
Las estructuras de las figs. 3a y 3b son finas y muy homogéneas y muestran una distribución uniforme de la fase \beta. Después del tratamiento térmico a 1.030ºC existe una estructura globular en la que se han dispuesto granos de la fase \beta en bandas paralelas a la dirección de la extrusión (fig. 3a), mientras que el material sometido a un tratamiento térmico a 1.270ºC presenta una estructura completamente lamelar y muy homogénea con granos \beta distribuidos uniformemente (fig. 3b).
El tamaño de colonia de las estructuras de la aleación de Ti - 45 Al - 5 Nb - 2 Mo asciende a entre 20 y 30 \mum y es, por lo tanto, al menos 5 veces menor que el de otras estructuras completamente lamelares de aleaciones de aluminuro de titanio \gamma. En la fase \beta precipita además la fase \gamma, de manera que los granos \beta se dividen muy finamente. De este modo se logra en conjunto una estructura muy fina y homogénea.
En los experimentos se ha observado que esta morfología fina y homogénea de la estructura está presente después de los tratamientos térmicos en todo el intervalo de altas temperaturas hasta 1.320ºC. Las estructuras muestran así claramente que está presente una proporción volumétrica suficiente de la fase \beta a lo largo de todo el intervalo de temperaturas relevante para los procesos de producción y que se suprime eficazmente el engrosamiento de los granos.
En los ensayos de tracción realizados con un material sometido a un tratamiento térmico a 1.030ºC se mide a temperatura ambiente un límite elástico de 867 MPa, una resistencia a la tracción de 816 MPa y un alargamiento plástico de rotura de 1,8%.
La fig. 4 muestra las curvas de tensión/alargamiento medidas en el ensayo de tracción en muestras de la aleación de Ti - 45 Al - 5 Nb - 2 Mo. El material de muestra se extruyó a 1.250ºC y se sometió a continuación a un tratamiento térmico de 2 horas a 1.030ºC y a un enfriamiento en el horno. Las curvas de tracción registradas a 700ºC y 900ºC muestran que la aleación es adecuada para muchas aplicaciones a altas temperaturas.
Mediante la adición por aleación de pequeñas cantidades de molibdeno se logra una microestructura muy uniforme en la aleación, de manera que estas aleaciones se pueden usar perfectamente como materiales para altas temperaturas.
En la fig. 4 se representa asimismo el resultado de un ensayo de tracción realizado a temperatura ambiente (25ºC) con el material de acuerdo con la invención, en el que se representa el esfuerzo de tracción \sigma en MPa en función del alargamiento \varepsilon en %. Se encontró un incremento del límite elástico que no se había observado antes en las aleaciones de aluminuro de titanio \gamma. Esto es indicativo de una estructura especialmente fina y homogénea. El incremento del límite elástico apunta a que el material puede reaccionar a tensiones locales con un flujo plástico, lo que resulta muy ventajoso para la ductilidad y la tolerancia a daños.
La homogeneidad de las aleaciones de acuerdo con la invención no depende, en el intervalo de las temperaturas de proceso relevantes, de oscilaciones técnicamente inevitables en la temperatura o en la composición.
Las aleaciones de aluminuro de titanio de acuerdo con la invención se prepararon usando técnicas metalúrgicas de colada o de polvos. Las aleaciones de acuerdo con la invención se pueden procesar, por ejemplo, por forja en caliente, prensado en caliente o extrusión en caliente y laminado en caliente.
La invención ofrece la ventaja de proporcionar de forma más fiable que antes, y pese a las oscilaciones en la composición de la aleación y en las condiciones del proceso que se producen en la producción industrial, una aleación de aluminuro de titanio con una microestructura muy uniforme y una alta resistencia.
La aleación de aluminuro de titanio de acuerdo con la invención alcanza una alta resistencia hasta una temperatura comprendida en el intervalo de 700ºC a 800ºC, así como una buena ductilidad a temperatura ambiente. Por lo tanto, las aleaciones son adecuadas para numerosos campos de aplicación y se pueden usar, por ejemplo, para elementos de construcción muy solicitados o a temperaturas inusualmente altas para las aleaciones de aluminuro de titanio.

Claims (3)

1. Aleación basada en aluminuros de titanio preparados mediante el uso de técnicas metalúrgicas de fusión y de polvos, con una composición de la aleación de 44,5% en átomos \leq Al \leq 47% en átomos, 5% en átomos \leq Nb \leq 10% en átomos, de 0,1% en átomos a 3,0% en átomos de molibdeno, opcionalmente B y/o C en cantidades \geq 0,05% en átomos y \leq 0,8% en átomos, y como resto titanio e impurezas habituales, estando configurada la aleación de aluminuro de titanio \gamma con una dispersión fina de la fase \beta y estando la fase \beta presente hasta una temperatura inferior a 1.320ºC.
2. Aleación según la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de aluminio en la composición de la aleación se encuentra entre 44,5% en átomos y 45,5% en átomos.
3. Elemento de construcción fabricado a partir de una aleación según la reivindicación 1 ó 2.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007051499A1 (de) 2007-10-27 2009-04-30 Mtu Aero Engines Gmbh Werkstoff für ein Gasturbinenbauteil, Verfahren zur Herstellung eines Gasturbinenbauteils sowie Gasturbinenbauteil
DE102007060587B4 (de) * 2007-12-13 2013-01-31 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Titanaluminidlegierungen
AT509768B1 (de) * 2010-05-12 2012-04-15 Boehler Schmiedetechnik Gmbh & Co Kg Verfahren zur herstellung eines bauteiles und bauteile aus einer titan-aluminium-basislegierung
EP2591337B1 (en) * 2010-07-07 2020-12-23 Agamatrix, Inc. Electrochemical test strip and method of determining a charactersistic thereof
WO2012041276A2 (de) 2010-09-22 2012-04-05 Mtu Aero Engines Gmbh Warmfeste tial-legierung
CN101948967A (zh) * 2010-09-30 2011-01-19 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种高温性能优异的钛铝基合金材料及其制备方法
EP2620517A1 (de) 2012-01-25 2013-07-31 MTU Aero Engines GmbH Warmfeste TiAl-Legierung
FR2997884B3 (fr) * 2012-11-09 2015-06-26 Mecachrome France Procede et dispositif de fabrication d'aubes de turbines.
RU2502824C1 (ru) * 2012-11-13 2013-12-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ термообработки отливок из сплавов на основе гамма алюминида титана
RU2500826C1 (ru) * 2012-11-15 2013-12-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский Институт Легких сплавов" (ОАО ВИЛС) Сплав на основе алюминида титана
DE102013018944A1 (de) * 2013-06-27 2014-12-31 Audi Ag Verfahren zum Herstellen eines Laufrads eines Abgasturboladers sowie TiAl-Legierung für ein Laufrad
CN103409660A (zh) * 2013-08-12 2013-11-27 南京理工大学 一种超细晶粒的新型β/γ-TiAl合金
CN103834843B (zh) * 2014-02-28 2016-05-18 西北工业大学 一种铸态高铌TiAl合金及改善其合金组织的方法
CN103834844B (zh) * 2014-03-12 2016-08-24 北京工业大学 一种V、Mn合金化β相凝固高Nb-TiAl合金及其制备方法
CN104928531B (zh) * 2015-05-12 2017-03-01 哈尔滨工业大学 一种均匀化TiAl合金层片组织及其制备方法
CN105803255B (zh) * 2016-03-29 2017-05-03 齐鲁工业大学 一种高铌钛铝基增压器涡轮及其制造方法
CN105695799B (zh) * 2016-04-06 2017-12-15 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种Ti‑Al‑Nb系金属间化合物高温结构材料
EP3249064A1 (de) 2016-05-23 2017-11-29 MTU Aero Engines GmbH Additive fertigung von hochtemperaturbauteilen aus tial
EP3508594B8 (en) * 2016-09-02 2021-06-16 IHI Corporation TiAI ALLOY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
RU2633135C1 (ru) * 2016-11-11 2017-10-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Интерметаллический сплав на основе TiAl
EP3326746A1 (en) * 2016-11-25 2018-05-30 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Method for joining and/or repairing substrates of titanium aluminide alloys
CN107699738A (zh) * 2017-09-29 2018-02-16 成都露思特新材料科技有限公司 一种细晶TiAl合金及其制备方法、航空发动机、汽车
WO2020235201A1 (ja) * 2019-05-23 2020-11-26 株式会社Ihi TiAl合金及びその製造方法
CN110184503A (zh) * 2019-06-27 2019-08-30 朱胜利 一种铝合金细化剂及其制备方法
RU2754424C2 (ru) * 2019-12-24 2021-09-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ получения интерметаллидных сплавов на основе алюминида титана
CN116607048A (zh) * 2022-02-09 2023-08-18 中国科学院金属研究所 一种用于精密铸造的γ-TiAl合金及其制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1000000A (en) * 1910-04-25 1911-08-08 Francis H Holton Vehicle-tire.
JP3310680B2 (ja) * 1991-09-25 2002-08-05 三菱重工業株式会社 金属間化合物基耐熱合金
US5213635A (en) * 1991-12-23 1993-05-25 General Electric Company Gamma titanium aluminide rendered castable by low chromium and high niobium additives
DE4224867A1 (de) * 1992-07-28 1994-02-03 Abb Patent Gmbh Hochwarmfester Werkstoff
JPH06116692A (ja) * 1992-10-05 1994-04-26 Honda Motor Co Ltd 高温強度の優れたTiAl系金属間化合物およびその製造方法
JPH06116691A (ja) * 1992-10-05 1994-04-26 Mitsubishi Materials Corp TiAl金属間化合物系Ti合金の熱処理法
US5328530A (en) * 1993-06-07 1994-07-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Hot forging of coarse grain alloys
GB9419712D0 (en) * 1994-09-30 1994-11-16 Rolls Royce Plc A turbomachine aerofoil and a method of production
USH1659H (en) * 1995-05-08 1997-07-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method for heat treating titanium aluminide alloys
US5653828A (en) * 1995-10-26 1997-08-05 National Research Council Of Canada Method to procuce fine-grained lamellar microstructures in gamma titanium aluminides
DE19748874C2 (de) * 1996-11-09 2000-03-23 Max Planck Inst Eisenforschung Verwendung einer TiAl-Legierung
DE19735841A1 (de) * 1997-08-19 1999-02-25 Geesthacht Gkss Forschung Legierung auf der Basis von Titanaluminiden
US6174387B1 (en) * 1998-09-14 2001-01-16 Alliedsignal, Inc. Creep resistant gamma titanium aluminide alloy
DE10058155A1 (de) * 2000-11-22 2002-05-23 Geesthacht Gkss Forschung Legierung auf der Basis von Titanaluminiden
AT5199U1 (de) * 2001-07-19 2002-04-25 Plansee Ag Formteil aus einem intermetallischen gamma-ti-al-werkstoff

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Publication number Publication date
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