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FP7

DATACAST — Resultado resumido

Project ID: 277741
Financiado con arreglo a: FP7-JTI
País: Alemania

Álabes de turbina de baja presión fabricados en aluminuro de titanio

La aparición de una nueva clase de aleaciones basadas en la fase gamma de los sistemas de titanio-aluminio (gamma-TiAl) abre la posibilidad de conseguir unas mejoras sin precedentes en el rendimiento de los motores de las aeronaves. Un grupo de investigadores financiado con fondos europeos desarrolló tecnología para abordar las dificultades de mecanizado derivadas de la fragilidad.
Álabes de turbina de baja presión fabricados en aluminuro de titanio
Uno de los principales obstáculos a superar estaba relacionado con un tratamiento deficiente de la forja en los lingotes. Dichas dificultades no son inesperadas si se tiene en cuenta el rango restringido de temperatura para el proceso de deformación así como las características limitadas de trabajo que exhiben las aleaciones gamma-TiAl, factores que han favorecido la elección de procesos de formación isotérmica hasta la fecha.

Se ha conseguido un avance considerable en el incremento de la ventana de deformación mediante la adición de titanio fase beta en la microestructura de las aleaciones gamma-TiAl. Gracias a la financiación de la Unión Europea al proyecto DATACAST (Development of a low cost advanced gamma titanium aluminide casting technology), el equipo investigador desarrolló una aleación gamma-TiAl que contenía niobio y molibdeno.

La aleación TNM comercial se solidifica a través de la fase beta y exhibe una fracción de volumen de fase beta ajustable/B2 (fase ordenada de beta a baja temperatura). Gracias a la fracción de alto volumen de fase beta a temperatura elevada, la nueva aleación puede forjarse mediante la utilización de equipos convencionales con modificaciones asequibles y de poca importancia.

Los miembros del proyecto DATACAST se centraron en las tecnologías de procesado de lingotes basadas en la fundición por arco en vacío (VAR) y la fundición por arco en plasma (PAM), las cuales permitieron demostrar la viabilidad de convertir los lingotes obtenidos en materia prima de forja mediante la fundición en horno crisol utilizando VAR o fundición por inducción al vacío, técnicas que pueden emplearse para producir moldes permanentes con colada centrífuga y posterior prensado y mecanizado isostático.

Investigaciones exhaustivas de la homogeneidad de los lingotes por fundición única de VAR y PAM mostraron la sostenibilidad de su uso como electrodos fundidores consumibles en horno crisol con VAR. A fin de obtener la composición química deseada, los lingotes pueden introducirse en horno crisol fundidor para lograr una mayor homogeneización. El estudio de la velocidad de giro del plato de colada, el tiempo de colada y la curva de inclinación del crisol ha facilitado la fabricación de lingotillos mediante colada centrífuga.

El proyecto DATACAST ha permitido la obtención de tecnología con la que convertir los lingotes a base de TiAl en materia prima de forja que cumpla con las exigencias relacionadas con los materiales de alta calidad necesarios para la fabricación de álabes de turbinas de baja presión. TiAl es ligero y resistente a las altas temperaturas, lo que le convierte en un material ideal para los componentes de los motores de aeronave. Los álabes de TiAl favorecerán reducciones de peso y consumo de combustible y, por tanto, de las emisiones de dióxido de carbono.

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Palabras clave

Álabes de turbina, aluminuro de titanio, motor de aeronave, tratamiento de la forja, lingote, DATACAST
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