Il titanio nel motore con turbina a gas
Gli avanzamenti in ambito di materiali delle turbine a gas hanno sempre giocato un ruolo chiave. Maggiore è la capacità dei materiali di resistere a temperature elevate, migliore sarà l’efficienza del motore. Inoltre, materiali con elevato rapporto resistenza-peso contribuiscono alla riduzione del peso. Sebbene le leghe di alluminio offrano un eccellente rapporto resistenza-peso, il loro uso è limitato a temperature inferiori ai 130 °C, limitando l’applicazione all’interno delle turbine a gas. Gli acciai inossidabili offrono una resistenza simile alla maggior parte delle leghe di titanio, ma con una notevole densità di oltre il 50 %. In questo contesto, i ricercatori finanziati dall’UE hanno cercato di ottenere una lega di titanio che può essere lavorata all’interno degli involucri del compressore intermedi e in grado di sopportare il funzionamento a temperature almeno 50 °C superiori rispetto allo standard. Tale ricerca è stata condotta nell’ambito del progetto GOTA (Greater operating temperature alloy). Il materiale non solo dovrebbe resistere a temperature di funzionamento più alte, ma anche essere compatibile con la colata, la forgiatura e la saldatura dei componenti aerospaziali. Il primo passo è stato quello di condurre estesi test sui campioni, focalizzati sul relativo comportamento termico. La lega di titanio selezionata, detta Ti+, ha superato gli obiettivi per quanto riguarda la forza e la resistenza allo scorrimento a temperature elevate. Il Ti+ è stato successivamente sottoposto a test di formatura, tra cui laminatura, rollatura di anelli, colata a gravità e per centrifugazione, e fusione del bottone. I risultati del progetto GOTA sostengono il potenziale del Ti+ per l’utilizzo negli involucri di compressore intermedio a temperature superiori di 50 °C rispetto ai materiali attualmente utilizzati. Aumentando la temperatura di esercizio sarà possibile aprire la strada per un design di motore aero con ridotto consumo di carburante, dunque sarà possibile abbassare le emissioni di biossido di carbonio e ossido di azoto.
Parole chiave
Turbina a gas, lega di titanio, motori aeronautici, GOTA, componenti aerospaziali
