Aleaciones aeroespaciales irresistibles
Las «superaleaciones» son materiales compuestos metálicos hechos con dos o más elementos que presentan propiedades y rendimientos superiores durante la exposición prolongada a temperaturas muy elevadas. Se utilizan abundantemente en la construcción de las palas de las turbinas de los turborreactores, que están sometidas a las condiciones más extremas dentro de los motores. Para esta aplicación, a menudo el componente principal de la aleación es el níquel (Ni). Un grupo de investigadores europeos diseñó el proyecto Ultmat («Materiales para ultra alta temperatura destinados a turbinas») con el fin de investigar nuevas aleaciones basadas en siliciuros de molibdeno (Mo) y de niobio (Nb), que presentan mejores propiedades a altas temperaturas que las superaleaciones estándar basadas en Ni, para la fabricación de motores para aeronaves y turbinas de gases para aplicaciones en tierra. En primer lugar, los investigadores del proyecto desarrollaron y caracterizaron distintas composiciones de las aleaciones con el fin de determinar cuáles cumplían mejor las especificaciones. Buscaron materiales que pudiesen funcionar correctamente a temperaturas de 100 a 150 Celsius superiores a las que soportan las aleaciones actuales basadas en Ni y presentasen una buena ductilidad, resistencia mecánica, resistencia a la termofluencia (resistencia a la deformación bajo cargas sostenidas a temperaturas elevadas) y resistencia a la oxidación. Además, teniendo en cuenta que el elemento clave para la comercialización es la viabilidad de la fabricación a gran escala, los socios del proyecto Ultmat produjeron grandes cantidades de los materiales seleccionados usando procedimientos y equipos industriales estándar, con lo cual verificaron la utilidad industrial de los materiales. Las aleaciones basadas en siliciuro de Mo mostraron propiedades mecánicas y resistencia a la oxidación satisfactorias, mientras que las aleaciones basadas en siliciuro de Nb presentaron una excelente resistencia a la termofluencia. Los investigadores también estudiaron recubrimientos y técnicas de depósito de las aleaciones basadas en siliciuro de Nb que, aplicados sobre componentes para turbinas, mejoraban su resistencia en el rango de temperaturas superiores a los 800 grados Celsius. Además, crearon una base de datos de propiedades físicas, térmicas y mecánicas de las aleaciones relevantes a la aplicación en las secciones calientes de las turbinas de gases. El proyecto Ultmat contribuyó con éxito a la caracterización y comprensión precisas de las posibilidades y las limitaciones de las aleaciones basadas en siliciuros de Mo y Nb para fabricar componentes para turbinas sujetos a temperaturas muy elevadas. Los resultados del estudio podrían aplicarse a futuros desarrollos de piezas para turbinas basadas en estos materiales con las cuales podría aumentar la eficiencia y, a la vez, disminuir el consumo de combustible y las emisiones de CO2. Los avances en esta área mejorarán la competitividad europea en el mercado de los materiales de alto rendimiento además de beneficiar a los consumidores europeos mediante la reducción de los costes y los efectos sobre el medio ambiente.
