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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DE102007060587B4 (de) * | 2007-12-13 | 2013-01-31 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Titanaluminidlegierungen |
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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 |
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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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