ES2953708T3 - Procedimiento de fabricación de un componente de gamma-tial y componente fabricado correspondientemente - Google Patents

Procedimiento de fabricación de un componente de gamma-tial y componente fabricado correspondientemente Download PDF

Info

Publication number
ES2953708T3
ES2953708T3 ES19179020T ES19179020T ES2953708T3 ES 2953708 T3 ES2953708 T3 ES 2953708T3 ES 19179020 T ES19179020 T ES 19179020T ES 19179020 T ES19179020 T ES 19179020T ES 2953708 T3 ES2953708 T3 ES 2953708T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
blade
tial
component
forged blank
recrystallization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19179020T
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Schloffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Application granted granted Critical
Publication of ES2953708T3 publication Critical patent/ES2953708T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/17—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0086—Welding welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un método para producir un componente a partir de una aleación de y-TiAl, en el que en un primer paso se construye una pieza en bruto de forja hecha de una aleación de y-TiAl a partir de un material en polvo usando un proceso aditivo y luego en un segundo paso la pieza en bruto de forja se transforma en un producto semiacabado, siendo el grado de conformación en toda la pieza en bruto de forja tan alto que la estructura se recristaliza en una tercera etapa durante el tratamiento térmico. La invención también se refiere a un componente correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de fabricación de un componente de gamma-tial y componente fabricado correspondientemente
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención hace referencia a un procedimiento de fabricación de un componente hecho de una aleación de TiAl y, en particular, una aleación de y - TiAl, según la reivindicación 1, así como una pala o segmento de pala de un motor aeronáutico o una turbina de gas estacionaria, según la reivindicación 12
Estado de la técnica
Los aluminuros de titanio y aleaciones correspondientes que presentan como mayores componentes de aleación titanio y aluminio, debido a su resistencia en la formación de fases intermetálicas, como y - TiAl y a2 - TisAl, así como por su bajo peso específico, son interesantes para múltiples aplicaciones, en las que una alta resistencia y bajo peso desempeñan un papel, como por ejemplo en componentes móviles en turbomáquinas, como motores aeronáuticos o turbinas de gas estacionarias. En este caso, se utilizan aleaciones de aluminuro de titanio, en particular, como aleaciones de y - TiAl, que están formadas en gran medida por la fase y - TiAl. A este respecto, las aleaciones de y - TiAl pueden presentar estructuras que abarcan desde una estructura pura de y - TiAl, con preferiblemente granos de y - TiAl -equiaxiales, pasando por una estructura dúplex con granos de y - TiAl y granos laminares, hasta granos completamente laminares con granos laminares de placas alternas de y - TiAl y a2 - TisAl. Las aleaciones de TiAl modernas presentan como componentes de aleación, entre otros, niobio y molibdeno y, por ello, también se designan como TNM - TiAl.
No obstante, la desventaja es que los componentes correspondientes de aleaciones de TiAl presentan una baja resistencia al impacto, puesto que los componentes se deben utilizar con frecuencia a altas temperaturas, es decir, por encima de la temperatura de fusión media y, por ello, han de presentar una suficiente estabilidad al deslizamiento. Sin embargo, las microestructuras que presentan esta propiedad poseen normalmente una baja ductilidad.
Además, los componentes de grandes dimensiones hechos de TNM - TiAl con una extensión de más de 50 cm en su mayor dimensión también son difíciles de fabricar, puesto que estas partes difícilmente se pueden fabricar por fundición metalúrgica sin segregaciones, lo cual puede llevar a vibraciones no permitidas en la microestructura local y las propiedades mecánicas locales. En particular, las llamadas macrosegregaciones no se pueden eliminar en el rango de dimensiones mayor que 200 μm mediante el forjado del componente correspondiente, puesto que una recristalización de la estructura tras el forjado solo lleva a eliminar microsegregaciones en el rango de dimensiones menor que 200 μm.
Del estado actual de la técnica, como, p. ej., el documento DE 102015 103422 B3, también se conoce ya la formación capa tras capa de componentes de aleaciones de TiAl mediante procesos de fabricación aditiva de polvo. Por ejemplo, el material en polvo correspondiente se puede fundir por fusión por haz de electrones o por fusión selectiva por láser y unirse a los componentes correspondientes. No obstante, en este caso, existe la problemática de que los componentes producidos de este tipo suelen presentar texturas indeseadas que llevan a una anisotropía de las propiedades mecánicas y pueden presentar microsegregaciones con dimensiones en el rango del espesor de capa de aproximadamente 100 μm.
Divulgación de la invención
Objetivo de la invención
Por ello, el objetivo de la presente invención es un procedimiento de fabricación de un componente hecho de una aleación de TiAl, así como facilitar un componente correspondiente, con el que se eviten las desventajas del estado de la técnica. En particular, se deben fabricar de una forma más sencilla y eficiente componentes libres de segregaciones y texturas, que, en particular, también satisfagan las distintas exigencias con respecto a la ductilidad, resistencia, resistencia al deslizamiento y resistencia al impacto.
Solución técnica
Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1, así como una pala o segmento de pala con las características de la reivindicación 12. Diseños ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.
La presente invención propone un procedimiento de fabricación de un componente hecho de una aleación de TiAl, y, en particular, de una aleación de y - TiAl, en el cual primero se forma una pieza en bruto forjada a partir de la aleación de TiAl correspondiente por un procedimiento aditivo de material en polvo. A continuación, en un segundo paso, se transforma esta pieza en bruto forjada fabricada de manera aditiva a un producto semielaborado, donde se escoge un grado de transformación tan alto sobre la totalidad de la pieza en bruto forjada que en un tercer paso se recristaliza la estructura durante un tratamiento térmico. Mediante la fabricación aditiva se pueden evitar segregaciones y, en particular, macrosegregaciones, que ya no se pueden eliminar mediante un forjado posterior. Mediante el segundo paso de transformación, se pueden evitar de nuevo más fácilmente las microsegregaciones o texturas, que se producen mediante la fabricación aditiva de la pieza en bruto forjada. Además, la fabricación aditiva de la pieza en bruto forjada permite el ajuste de diferentes estructuras y microestructuras en diferentes zonas de un componente formado de una pieza, puesto que durante la fabricación aditiva mediante evaporación de aluminio a diferente intensidad durante la fundición del polvo en diferentes zonas de la pieza en bruto forjada se pueden ajustar diferentes composiciones químicas del material del componente.
En general, la invención se puede utilizar en componentes hechos de aluminuros de titanio y aleaciones de aluminuros de titanio, que en el marco de la presente invención se designan como aleaciones de TiAl. En estas aleaciones se incluyen todas las aleaciones cuyos componentes principales son titanio y aluminio, y pueden formar fases intermetálicas correspondientes con estos dos componentes, es decir, titanio y aluminio. En particular, las aleaciones de TiAl pueden presentar componentes de aleación adicionales, como niobio y/o molibdeno y/o volframio.
En el procedimiento según la invención, el tercer paso de recristalización se puede realizar al mismo tiempo con el segundo paso en forma de una recristalización dinámica durante una transformación en caliente y/o el tercer paso de recristalización se puede realizar temporalmente tras un segundo paso de transformación, en el que se lleva a cabo un tratamiento térmico independiente. El tratamiento térmico para llevar a cabo una recristalización de la estructura también se puede combinar con una compresión del producto semielaborado mediante prensado isostático en caliente (HIP). Mediante prensado isostático en caliente se pueden evitar poros, que surgen durante la fabricación de la pieza en bruto forjada por fabricación aditiva en el producto semielaborado.
La fabricación aditiva de la pieza en bruto forjada se puede realizar mediante diferentes procedimientos, donde se propone, en particular, la fusión por haz de electrones (Elektron Beam Melting EBM). Pero también se pueden utilizar procedimientos como la fusión selectiva por láser (Slective Laser Melting SLM).
La transformación que a partir de la pieza en bruto forjada proporciona el producto semielaborado se puede realizar en un paso, de manera que se pueden evitar procesos de forjado costosos de varios pasos. La transformación se lleva a cabo con al menos un grado de transformación tan alto como para permitir una recristalización completa del producto semielaborado transformado. De forma correspondiente, la pieza en bruto forjada puede estar ya conformada con una geometría compleja o próxima a la forma final, donde poder producir la energía necesaria para la recristalización en un proceso de transformación en todas las posiciones de la pieza en bruto forjada.
El ajuste de diferentes composiciones químicas y las diferentes microestructuras resultantes en diferentes zonas de la pieza en bruto forjada se consigue durante la fabricación aditiva con vistas al ajuste de un contenido en aluminio diferente mediante un tratamiento del polvo a diferente intensidad con un haz de energía, como por ejemplo un haz de electrones. De esta manera, la temperatura de fusión y/o la duración del estado de fusión puede variar de tal forma que el aluminio se puede evaporar a distintos grados. De esta manera, el contenido en aluminio durante la fabricación aditiva puede variar fácilmente y es posible ajustar diferentes zonas con diferente composición química, así como zonas graduadas con un gradiente de la composición química sobre el componente. Así, es posible realizar un componente que presente correspondientemente diferentes estructuras adecuadas a las diferentes zonas, en las que existen diversas exigencias en cuanto a ductilidad, resistencia, resistencia al deslizamiento, resistencia al impacto, etc.
El producto semielaborado se puede enfriar de una forma adecuada tras un tercer paso de recristalización por la temperatura de recristalización, en particular, se puede enfriar rápidamente o enfriar bruscamente. Mediante la velocidad de enfriamiento brusco se puede influir en el ancho de lámina ajustable en las zonas laminares de la estructura.
El producto semielaborado resultante tras la transformación de la pieza en bruto forjada y el tratamiento térmico de recristalización ya se puede corresponder esencialmente a la pieza forjada terminada del componente. Pueden requerirse solo pequeños retoques en la superficie. Estos pueden llevarse a cabo mecánica, química y/o eléctromecánicamente.
Un componente correspondiente está libre de texturas y segregaciones y puede fabricarse con unas dimensiones en las que la mayor dimensión pueda ser mayor que 0,5 m.
El componente presenta zonas con diferente composición química y puede presentar, en particular, zonas con una composición química que varía continuamente, y posee correspondientemente diferentes estructuras, en particular, estructuras graduadas.
El componente es una pala o un segmento de pala con varias palas para una turbomáquina, como un motor aeronáutico o una turbina de gas estacionaria, donde una pala de este tipo está configurada en su pie de pala y/o en los bordes de pala con una mayor ductilidad y correspondientemente con una mayor proporción de granos de y - TiAl que en otras zonas y correspondientemente presenta también en estas zonas una concentración de aluminio más alta.
Breve descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos muestran en una forma puramente esquemática en
la Figura 1 una estructura de y - TiAl,
la Figura 2 una estructura dúplex de granos de y - TiAl y granos laminares con placas alternas de y - TiAl y a2 - TÍ3AI,
la Figura 3 una estructura completamente laminar y en
la Figura 4 una representación en perspectiva de un segmento de pala de rotor con dos palas de rotor.
Ejemplos de realización
Otras ventajas, rasgos y características de la presente invención resultan evidentes en la descripción detallada a continuación de los ejemplos de realización. No obstante, la invención no está limitada a estos ejemplos de realización.
La presente invención se refiere a utilizar un procedimiento de fabricación de componentes de turbomáquinas, como turbinas de gas estacionarias o motores aeronáuticos. Por ejemplo, es posible fabricar palas y, en particular, palas de rotor, así como segmentos de pala con varias palas mediante el procedimiento según la invención. Para ello, se forma primero una pieza en bruto forjada mediante un procedimiento aditivo como, por ejemplo, fusión selectiva por láser o fusión por haz de electrones de un material en polvo. Como polvo se utiliza polvo de y - TiAl, que está formado, por ejemplo, por una aleación con una composición química con un 43,5 % en átomos de aluminio, 4 % en átomos de niobio y 1 % en átomos de Mo, así como el resto de titanio.
Mediante el proceso aditivo, la pieza en bruto forjada se fabrica con una forma que ya se acerca a la pieza forjada terminada del componente por fabricar, como por ejemplo la pala o el segmento de pala. Sin embargo, la forma se elige de manera que, en un paso de transformación posterior, el grado de transformación sobre la totalidad de la pieza en bruto forjada es tan alto, que se puede producir la recristalización de la estructura.
Correspondientemente, tras su fabricación aditiva mediante el forjado de la estructura en un único paso de transformación, se confiere a la pieza en bruto forjada una forma que representa un producto semielaborado del componente por fabricar, que ya presenta en gran medida el contorno final del componente y solo requiere un tratamiento superficial o una pequeña adaptación de forma para una conformación definitiva del componente.
Tras la fabricación del producto semielaborado mediante la transformación, el producto semielaborado fabricado de esta forma se somete a un tratamiento térmico, de manera que se realiza una recristalización de la estructura. Mediante la recristalización, se evitan por completo microsegregaciones, que se pueden producir por ejemplo en la formación capa tras capa de la pieza en bruto forjada durante la fabricación aditiva y la estructura se homogeniza. El tratamiento térmico se puede realizar en el marco de un prensado isostático en caliente (HIP), con el cual se puede obtener al mismo tiempo una compresión del componente, de manera que se puede evitar que surjan posibles poros durante la fabricación aditiva. No obstante, también es posible que durante la transformación de la pieza en bruto forjada a un producto semielaborado ya tenga lugar una recristalización dinámica durante la transformación en caliente.
Para ajustar la estructura deseada, el producto semielaborado se enfría de forma adecuada tras la transformación y/o el tratamiento térmico de recristalización y el prensado isostático en caliente, de manera que se ajusta la estructura deseada. En particular, mediante un enfriamiento rápido, se puede influir en el ajuste de las distancias laminares de las zonas de estructura laminar de la estructura.
Por el procedimiento de fabricación aplicado, es posible ajustar fácilmente diferentes estructuras en diferentes zonas del componente por fabricar, de manera que el componente pueda presentar diferentes propiedades mecánicas en diferentes zonas, aunque esté conformado de una pieza. Para ello, en particular, en palas o segmentos de pala de turbomáquinas se pueden satisfacer las diversas exigencias del componente, a pesar de los diferentes ajustes de estructura en diferentes zonas.
Por ejemplo, durante la fabricación de palas o segmentos de pala, pueden formarse zonas con un alto contenido en aluminio en el pie de pala y en los bordes de pala, que deben presentar una ductilidad lo más alta posible y una buena resistencia al estrés por fatiga, de manera que la estructura de y - TiAl se ajusta en gran parte, como se muestra, por ejemplo, en la Figura 1, en la que hay exclusivamente granos 1 de y - TiAl en la estructura mostrada. Por el contrario, en el cuerpo de pala, donde se requieren altas resistencias al deslizamiento, se puede ajustar una estructura conformada completamente laminar, como se representa en la Figura 3. La Figura 2 muestra una estructura dúplex con granos 2 laminares y granos 1 de y - TiAl.
El ajuste de las diferentes estructuras se realiza mediante la variación del contenido en aluminio El contenido en aluminio se ajusta durante la fabricación aditiva mediante evaporación de aluminio a diferentes intensidades (combustión) Si la fundición del polvo durante la fabricación aditiva puede alcanzar temperaturas más altas y/o se puede mantener más tiempo a una temperatura más alta, entonces se puede evaporar más aluminio y el contenido en aluminio puede variar sobre la totalidad de la pieza en bruto forjada, a pesar de utilizar el mismo polvo. Correspondientemente, la conformación de una microestructura graduada mediante el ajuste de un gradiente del contenido en aluminio también es posible sobre el componente.
La Figura 4 muestra en una representación en perspectiva un ejemplo de un segmento 3 de pala de rotor con dos palas 4, que están dispuestas en una banda de recubrimiento interior con un pie 5 común. Los extremos de las palas 4 opuestos al pie 5 están conectados a través de una banda 6 de recubrimiento exterior. En un componente de este tipo, en la zona del pie 5 y en la zona de la banda 6 de recubrimiento exterior, así como en los bordes 7 de pala, se pueden formar zonas ricas en aluminio, de manera que las estructuras se pueden ajustar con una alta proporción de granos de y - TiAl, mientras en la zona de hoja de pala de una estructura completamente laminar se puede ajustar con un contenido en aluminio más bajo. Si debido al impacto de un cuerpo extraño, se produce una ruptura en la zona, por ejemplo, de una hoja de pala, que debido a la estructura completamente laminar presenta una alta resistencia al deslizamiento, pero baja ductilidad; las partes de rotura de la pala 4 a través de la banda 6 de recubrimiento interior y exterior, que presentan una ductilidad más alta, se pueden unir además al segmento 3 de pala, de manera que posiblemente se pueda evitar un fallo total.
Aunque la presente invención se ha descrito en detalle mediante los ejemplos de realización, para el experto es obvio que la invención no está limitada a estos ejemplos de realización, siendo más bien posibles modificaciones de manera que pueden omitirse características individuales o pueden realizarse combinaciones de características de otro tipo sin abandonar el ámbito de protección de las reivindicaciones adjuntas. En particular, la presente divulgación incluye todas las combinaciones de las características individuales mostradas en los distintos tipos de realización de manera que las características individuales que se describen en relación con un ejemplo de realización también pueden utilizarse en otros ejemplos de realización o en combinaciones de características individuales no representadas explícitamente.
Lista de referencias
1 Grano de y - TiAl
2 Grano con láminas de placas alternas de y - TiAl y a2 - TisAl
3 Segmento de pala de rotor
4 Palas de rotor
5 Pie de segmento de pala
6 Banda de recubrimiento
7 Borde de pala

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de fabricación de un componente de una aleación de y - TiAl, en el que, en un primer paso, una pieza en bruto forjada hecha de una aleación de y - TiAl se forma de un material en polvo mediante un método aditivo y, a continuación, en un segundo paso, la pieza en bruto de forja se transforma en un producto semielaborado; donde el grado de transformación sobre la totalidad de la pieza en bruto forjada es tan alto que, en un tercer paso, se recristaliza la estructura durante un tratamiento térmico, caracterizado por que la pieza en bruto forjada en la fabricación aditiva se fabrica con al menos dos zonas de diferente composición química, donde una composición química diferente en la pieza en bruto forjada se ajusta durante la fabricación aditiva mediante evaporación de aluminio a diferente intensidad durante la fundición del polvo.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por que
el tercer paso de recristalización se realiza al mismo tiempo que el segundo paso en forma de una recristalización dinámica durante una transformación en caliente y/o el tercer paso de recristalización se realiza tras el segundo paso de transformación, en particular, durante una compresión por prensado isostático en caliente del producto semielaborado combinada con el tratamiento térmico.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la fabricación aditiva se realiza por fusión por haz de electrones.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la transformación se realiza en un paso.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la forma de la pieza en bruto forjada producida de manera aditiva se elige de tal forma que el grado de transformación en el segundo paso es el más bajo posible, de modo que solo es posible una recristalización básicamente completa del producto semielaborado transformado.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la pieza en bruto forjada durante la fabricación aditiva con una composición química que cambia continuamente sobre una zona de la pieza en bruto forjada.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
el producto semielaborado se enfría bruscamente por la temperatura de recristalización tras el tercer paso de recristalización.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
el producto semielaborado se perfecciona mecánica, química y/o eléctromecánicamente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
como componente se produce de una pieza una pala o un segmento (3) con varias palas, en particular, tres palas.
10. Procedimiento, según la reivindicación 9,
caracterizado por que
las zonas se forman en el pie de pala y/o en los bordes de pala a una concentración de Al superior al resto de zonas de pala.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por que
en la zona del pie (5) de pala y/o de los bordes (7) de pala está presente una estructura con una mayor proporción de granos de y - TiAl que en el resto de zonas de pala, donde, en particular, en las zonas de pala sometidas a mayores tensiones de arrastre que en otras zonas hay una estructura con una estructura (2) completamente laminar.
12. Pala o segmento (3) de pala de un motor aeronáutico o una turbina de gas, donde la pala o el segmento (3) de pala se produce de una aleación de y - TiAl y no presenta texturas ni segregaciones, donde en la zona del pie (5) de pala y/o de los bordes (7) de pala está presente una estructura con una proporción de granos de y - TiAl mayor que en el resto de zonas de pala.
13. Pala o segmento (3) de pala, según la reivindicación 12,
caracterizado por que
la pala o el segmento (3) de pala presenta una longitud de al menos 0,3 m.
14. Pala o segmento (3) de pala, según la reivindicación 12 o 13,
caracterizado por que
la pala o el segmento (3) de pala presenta zonas predefinidas de una composición química que varía continuamente y/o zonas con una estructura completamente laminar.
ES19179020T 2018-06-12 2019-06-07 Procedimiento de fabricación de un componente de gamma-tial y componente fabricado correspondientemente Active ES2953708T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209315.6A DE102018209315A1 (de) 2018-06-12 2018-06-12 Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Gamma - TiAl und entsprechend hergestelltes Bauteil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2953708T3 true ES2953708T3 (es) 2023-11-15

Family

ID=66793843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19179020T Active ES2953708T3 (es) 2018-06-12 2019-06-07 Procedimiento de fabricación de un componente de gamma-tial y componente fabricado correspondientemente

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11542582B2 (es)
EP (1) EP3581668B1 (es)
DE (1) DE102018209315A1 (es)
ES (1) ES2953708T3 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112404427A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 西北工业大学 一种用于TiAl合金粉末高温直接锻造成形厚板坯料的方法
DE102020214700A1 (de) * 2020-11-23 2022-05-25 MTU Aero Engines AG Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einer tial – legierung und entsprechend hergestelltes bauteil
DE102021131094A1 (de) * 2021-11-26 2023-06-01 MTU Aero Engines AG Verfahren zur herstellung eines schlagzähen bauteils und entsprechend schlagzähes bauteil
CN116024457A (zh) * 2023-01-04 2023-04-28 中国航空制造技术研究院 一种抗拉强度大于750MPa的高强TiAl合金及其增材制造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59106047D1 (de) * 1991-05-13 1995-08-24 Asea Brown Boveri Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel.
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
US5442847A (en) * 1994-05-31 1995-08-22 Rockwell International Corporation Method for thermomechanical processing of ingot metallurgy near gamma titanium aluminides to refine grain size and optimize mechanical properties
DE10024343A1 (de) * 2000-05-17 2001-11-22 Gfe Met & Mat Gmbh Bauteil auf Basis von gamma-TiAl-Legierungen mit Bereichen mit gradiertem Gefüge
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
US10179377B2 (en) * 2013-03-15 2019-01-15 United Technologies Corporation Process for manufacturing a gamma titanium aluminide turbine component
DE102015103422B3 (de) * 2015-03-09 2016-07-14 LEISTRITZ Turbinentechnik GmbH Verfahren zur Herstellung eines hochbelastbaren Bauteils aus einer Alpha+Gamma-Titanaluminid-Legierung für Kolbenmaschinen und Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke
US9796137B2 (en) * 2015-06-08 2017-10-24 The Boeing Company Additive manufacturing methods
EP3249064A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-29 MTU Aero Engines GmbH Additive fertigung von hochtemperaturbauteilen aus tial
US20180304531A1 (en) * 2017-03-03 2018-10-25 University Of South Florida Systems and methods of manipulating polymers
EP3372700B1 (de) * 2017-03-10 2019-10-09 MTU Aero Engines GmbH Verfahren zur herstellung geschmiedeter tial-bauteile
WO2019040509A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Arconic Inc. MULTI-MATERIAL COMPONENTS AND PROCESSES FOR THEIR MANUFACTURE

Also Published As

Publication number Publication date
US11542582B2 (en) 2023-01-03
US20190376170A1 (en) 2019-12-12
EP3581668B1 (de) 2023-07-26
DE102018209315A1 (de) 2019-12-12
EP3581668A1 (de) 2019-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2953708T3 (es) Procedimiento de fabricación de un componente de gamma-tial y componente fabricado correspondientemente
JP6200985B2 (ja) α＋γチタンアルミナイド合金から、往復ピストンエンジン及びガスタービン、特に航空エンジン用の高耐応力特性の部品を製造する方法
ES2933926T3 (es) Procedimiento de fabricación de un álabe de turbomáquina de una aleación de TiAl con gradiente y componente así obtenido
WO2019097663A1 (ja) Ｎｉ基鍛造合金材およびそれを用いたタービン高温部材
ES2798302T3 (es) Producto de aleación a base de Ni y método para producirlo
JP4467637B2 (ja) チタンアルミニウムを基礎とした合金
ES2877557T3 (es) Método de fabricación de componentes forjados a partir de una aleación de TiAl y el correspondiente componente fabricado
ES2891724T3 (es) Aleación de TiAl resistente a altas temperaturas, método para fabricar un componente de una aleación de TiAl correspondiente y componente de una aleación de TiAl correspondiente
CN108486409A (zh) 在高温下具有良好抗氧化性和高强度的钛合金
US9994934B2 (en) Creep-resistant TiA1 alloy
ES2753242T3 (es) Procedimiento para fabricar componentes de TiAl forjados
WO2020110326A1 (ja) Ｎｉ基合金軟化粉末および該軟化粉末の製造方法
ES2751392T3 (es) Aleación de Ti-Al de alta temperatura rica en Al
JP6942871B2 (ja) Ｎｉ基鍛造合金材の製造方法
BR102017014825B1 (pt) Composição de liga, e, artigo formado da composição de liga
ES2560544T3 (es) Proceso para fabricar componentes obtenidos por sinterización de aleaciones de Co-Cr-Mo que tienen ductilidad mejorada a altas temperaturas
JP6761580B2 (ja) α＋β型チタン合金製翼部材の製造方法
RU2729477C2 (ru) Сплав с высокой стойкостью к окислению и применения для газовых турбин с использованием этого сплава
US20170058383A1 (en) Rhenium-free nickel base superalloy of low density
EP3839213A1 (en) Nickel-based superalloy with microstructure including rafting-resistant gamma prime phase and article prepared therefrom
EP2520678A2 (en) Nickel-base alloy
ES2684780T3 (es) Superaleación basada en níquel optimizada
JP7188577B2 (ja) ＴｉＡｌ合金の製造方法及びＴｉＡｌ合金
TW202212028A (zh) 造形體製造方法、中間體及造形體
US20230211418A1 (en) Method for producing an impact-resistant component, and corresponding impact-resistant component