Investigación sobre materiales de revestimiento para prolongar la duración de los motores
Las superaleaciones a base de níquel han contribuido en buena medida a la capacidad que tienen los motores de turbinas a gas modernos de funcionar en fracciones elevadas de su temperatura de fusión y de soportar grandes cargas mecánicas. La adición de revestimientos de barrera térmica (TBC) ha permitido incrementar más la capacidad de las superaleaciones de soportar exposiciones repetidas y prolongadas a entornos operativos corrosivos a altas temperaturas. Los TBC están formados por materiales cerámicos avanzados como la la zirconia estabilizada con itria, que presentan una conductividad térmica muy reducida, y un revestimiento de unión que proporciona protección frente a la oxidación y la corrosión al sustrato metálico subyacente. Las labores de investigación del proyecto HIPERCOAT tenían como objetivo abordar posibles mejoras de la capacidad térmica de las capas de revestimiento de unión que contienen rutenio mediante la definición de una vía de procesamiento adecuada para su fabricación. Se estudió en detalle la evolución microestructural en distintas etapas del proceso de revestimiento del rutenio y de las capas de revestimiento de unión modificadas con platino. Se creó una base científica para guiar la evolución de los materiales de revestimiento de unión y para valorar su potencial. A través de la interdifusión en fase de vapor de aluminio y níquel del sustrato, los científicos de la Universidad de Michigan obtuvieron capas ricas en una aleación de aluminio y rutenio. A través de varios experimentos de difusión se observó que la disposición de las capas depende del proceso y que una baja concentración de revestimientos de unión que contienen rutenio produce una capa exterior de NiAl con una capa interior de RuAl. Se necesita más información sobre la estabilidad de fase y las características de difusión de las adiciones de rutenio en superaleaciones corticales únicas a base de níquel para adaptar las propiedades de los revestimientos de barrera térmica, que se encuentran en constante avance. La elaboración de modelos exhaustivos de la evolución de las cargas y otros mecanismos de deformación en estas estructuras multicapa durante el ciclo térmico será un elemento integral decisivo a la hora de predecir la duración de un sistema de revestimiento.
