Pale per turbine a bassa pressione fatte di alluminuro di titanio
Tra gli ostacoli più grandi da superare, quelli associati con la scarsa lavorazione plastica delle forme in lingotto. Tali difficoltà erano previste tenendo conto della ristretta gamma di temperature per il trattamento di deformazione oltre che della limitata lavorabilità a caldo che le leghe gamma-TiAl esibiscono. Di conseguenza, finora sono stati preferiti procedimenti di formatura isotermica. Un discreto successo è stato ottenuto nell’incremento della finestra di deformazione mediante l’aggiunta di titanio in fase beta nella microstruttura delle leghe gamma-TiAl. Grazie al finanziamento da parte dell’UE del progetto DATACAST (Development of a low cost advanced gamma titanium aluminide casting technology), i ricercatori hanno sviluppato una lega gamma-TiAl contenente niobio e molibdeno. La lega TNM, un marchio registrato, si solidifica attraverso una fase beta ed esibisce una frazione di volume della fase beta/B2 (la fase ordinata di beta a basse temperature) regolabile. Grazie all’alta frazione di volume della fase beta a temperature elevate, la nuova lega può essere forgiata usando attrezzature convenzionali con modifiche marginali e poco costose. I membri di DATACAST si sono concentrati sulle tecnologie di lavorazione del lingotto della fusione ad arco sotto vuoto (VAR) e della fusione ad arco plasma (PAM). Essi hanno dimostrato la fattibilità della conversione dei risultanti lingotti in ceppi di forgiatura di piccole dimensioni attraverso la fusione a calotta usando la VAR o la fusione ad induzione sotto vuoto. Questi possono essere poi usati per produrre stampi permanenti con la colata centrifuga seguita dalla pressatura isostatica a caldo e dalla lavorazione a macchina. Dettagliate ricerche sulla omogeneità di singoli lingotti fusi mediante VAR e PAM hanno mostrato la loro idoneità per l’utilizzo quali elettrodi di consumo per la camera di fusione VAR della calotta. I lingotti possono essere ulteriormente omogeneizzati nella camera di fusione della calotta per ottenere le composizioni chimiche specificate. Il lavoro su velocità di rotazione della ruota di colata, tempo di gettata e curva di inclinazione del crogiolo ha migliorato la colata di pezzi mediante colata centrifuga. DATACAST ha prodotto la tecnologia per convertire lingotti basati su TiAl in ceppi di forgiatura che soddisfano i rigidi requisiti per i materiali di alta qualità necessari per fabbricare pale per turbine a bassa pressione. La lega TiAl è leggera e resistente alle alte temperature, e questo la rende un materiale ideale per i componenti di motori aeronautici. Le pale di TiAl renderanno possibili risparmi di peso e nel consumo di carburante, ottenendo così delle riduzioni nelle emissioni di anidride carbonica.
Parole chiave
Pale turbine, alluminuro di titanio, motore aeronautico, lavorazione plastica, lingotto, DATACAST
