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FP6

ULTMAT — Resultado resumido

Project ID: 502977
Financiado con arreglo a: FP6-AEROSPACE
País: Francia

Aleaciones aeroespaciales irresistibles

El sector aeroespacial europeo está comprometido en el desarrollo de componentes de aeronaves con mejores características de rendimiento que, además, faciliten la reducción de las emisiones de dióxido de carbono (CO2). Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea investigó nuevas aleaciones con mejores propiedades a altas temperaturas gracias a las cuales sería posible reducir el peso y aumentar la eficiencia y, por consiguiente, reducir el consumo de combustible y la contaminación.
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.

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