Materiales novedosos para aplicaciones a altas temperaturas
Los sectores espacial, automovilístico y energético requieren materiales cada vez con más funcionalidades y mayores prestaciones, que sean capaces de resistir entornos agresivos. Asimismo, requieren dichos materiales a costes que sean razonables. Un consorcio europeo formado por institutos de investigación, universidades y colaboradores industriales procedentes de cinco países ha conseguido satisfacer esta demanda. Los científicos que trabajan en el proyecto SILTRANS (Micro and nanocrystalline silicide - Refractory metals FGM for materials innovation in transport applications), financiado por la UE, han desarrollado compuestos novedosos para alta temperatura formados in situ que incorporan el concepto de material de función gradiente (FGM). Se han embebido unos esqueletos porosos de metal refractario (molibdeno o niobio) en una matriz de siliciuro mediante infiltración reactiva bajo presión. El gradiente se consigue debido a que las reacciones de formación de siliciuro que se producen entre el silicio fundido y el metal refractario tienen lugar principalmente en la superficie y generan una capa resistente a la oxidación. Esta técnica de infiltración reactiva innovadora que permite preparar piezas complejas casi terminadas con un recubrimiento de óxido autogenerado es un proceso novedoso patentado. Este nuevo material FGM exhibe una resistencia a la oxidación a altas temperaturas significativamente superior a la de la aleación de molibdeno convencional y una resistencia a la fractura a bajas temperaturas mucho mayor que la de los siliciuros tradicionales. La sinergia buscada aporta propiedades superiores a los nuevos compuestos de alta temperatura en comparación a las superaleaciones de níquel que más ampliamente se utilizan hoy día. Esta tecnología ha quedado satisfactoriamente demostrada en tres piezas distintas, entre ellas una estructura espacial destinada al montaje de láminas termoprotectoras. El material compuesto ha superado pruebas de resistencia al choque térmico que simulan las condiciones de reentrada atmosférica de las naves espaciales. Aparte de los materiales y las tecnologías productivas, los modelos que describen la cinética de reacción del sistema molibdeno-siliciuro suponen una aportación importantísima para los fabricantes. Permiten simular con precisión reacciones tanto en el estado líquido como en el sólido, así como los efectos de los recubrimientos barrera sobre la cinética. Los excepcionales materiales FGM que el proyecto SILTRANS aporta son funcionalmente superiores a las superaleaciones actualmente en uso y se fabrican utilizando una técnica productiva industrialmente válida. De ellos cabe esperar ventajas importantes tanto de cara al transporte aéreo como al terrestre. La disponibilidad de componentes más duraderos y ligeros capaces de soportar condiciones más duras permitirá reducir el consumo de combustible y las emisiones. La participación de socios industriales garantiza una rápida aceptación en el mercado de estos novedosos materiales y tecnologías.
Palabras clave
Transporte, materiales compuestos, composites, siliciuro, metales refractarios, materiales con función gradiente
