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FP7

NECTAR Resultado resumido

Project ID: 303409
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: España

Nuevas superaleaciones para motores a reacción de alta eficiencia

Las superaleaciones resisten el calor intenso que producen los motores a reacción sin colapsar como harían otros metales, por lo que se consideran materiales con características ideales para la aeronáutica. Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha analizado una nueva generación de superaleaciones a base de níquel que debería favorecer un incremento de la temperatura de operación del motor y, por tanto, de la eficiencia.
Nuevas superaleaciones para motores a reacción de alta eficiencia
Las temperaturas en el interior de los motores de las aeronaves pueden superar el punto de fusión de los metales, aunque sin licuarse gracias a las excelentes propiedades de algunos materiales. La combinación de resistencia mecánica, buena estabilidad superficial, resistencia a la deformación por fluencia térmica y resistencia a la oxidación y la corrosión, hace que las superaleaciones suelan definirse como aleaciones diseñadas para entornos sometidos a temperaturas elevadas.

Como cualquier otro material, las propiedades de las superaleaciones están condicionadas en gran medida por su microestructura, la cual a su vez es consecuencia de su composición y del proceso al que ha sido sometida. En el seno del proyecto NECTAR (New generation of NiAl-based eutectic composites with tuneable properties), financiado con fondos europeos, un equipo científico realizó estudios adicionales de compuestos a base de superaleaciones de aluminiuro de níquel (NiAl), para lo cual combinó conceptos de procesamiento y diseño avanzados con innovadores procesos termodinámicos computacionales.

Al alcanzar su punto eutéctico, los componentes de una mezcla coexisten en equilibrio en las distintas fases, incluidas la líquida, la alfa y la beta. Los esfuerzos se centraron en las composiciones de una mezcla que contenía cuatro componentes, entre ellos níquel, aluminio, cromo, tungsteno, renio y vanadio. Una vez recogida toda la información experimental en los diagramas de fase cuaternaria y las propiedades termodinámicas de cada fase, el equipo científico creó bases de datos termodinámicas para las tres fases de los distintos sistemas cuaternarios posibles.

Tras seleccionar los dos sistemas eutécticos, el equipo del proyecto desarrolló mapas estructurales y definió la composición de las fases, elaboró modelos de campos de fase y difusión para modelar el proceso de solidificación de las aleaciones eutécticas y, además, modeló la microestructura, la morfología de crecimiento, la regularidad y la uniformidad de los sistemas eutécticos.

Por último, el equipo de trabajo describió la dependencia de la temperatura de las propiedades mecánicas como una función de la fracción del volumen de la fase de reforzamiento, la resistencia a la fractura y los mecanismos de fallo, así como de las propiedades de fluencia de los sistemas eutécticos. Se identificó que las aleaciones con una menor fracción del volumen de fibra eran más fuertes y resistentes a la fluencia, mientras que las que tenían una mayor fracción de volumen demostraron ser más dúctiles y resistentes a la fractura.

El proyecto NECTAR se centró en una nueva generación de compuestos a base de NiAl que, además de tener propiedades ajustables y un rendimiento mejor que el de las aleaciones avanzadas a base de níquel, es capaz de resistir más de mil ciento cincuenta grados centígrados, la temperatura que habitualmente se alcanza en los motores a reacción.

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Palabras clave

Superaleaciones, motores a reacción, NECTAR, eutéctico, aluminiuro de níquel, termodinámica
Número de registro: 190977 / Última actualización el: 2017-02-01