Definición y características de procesamiento de materiales de aleación de alta temperatura

Las aleaciones de titanio de alta temperatura se han utilizado ampliamente en motores aeroespaciales debido a su excelente resistencia térmica y alta resistencia específica. Materiales similares de aleación de alta temperatura serán materiales predominantes durante mucho tiempo en el futuro. En la ciencia y tecnología de rápida evolución de hoy, la investigación y el desarrollo futuro de materiales de aleación de alta temperatura tienen una alta importancia práctica y estratégica. Los futuros vehículos aeroespaciales y sus sistemas de empuje requieren el desarrollo de materiales de aleación de alta temperatura con mayor resistencia, temperatura de operación y módulo de elasticidad, menor densidad y menor precio que las aleaciones Ti64 y T16242 existentes. Por lo tanto, los materiales de aleación de alta temperatura son el desarrollo principal de los materiales de aviación.

Definición de aleaciones de alta temperatura

Las aleaciones de alta temperatura se refieren a materiales metálicos basados en hierro, níquel y cobalto que pueden adaptarse a un uso a corto o largo plazo en diferentes entornos bajo altas temperaturas superiores a 600 °C y ciertas tensiones. También tienen una mayor resistencia a la alta temperatura, plasticidad, buena resistencia a la oxidación y corrosión en caliente, buen rendimiento a la fatiga térmica, tenacidad a la fractura y otras propiedades integrales. Las aleaciones de alta temperatura tienen una estructura de austenita única y presentan buena estabilidad estructural y fiabilidad en el servicio a diversas temperaturas. Basado en las características de rendimiento anteriores y el alto grado de aleación de las aleaciones de alta temperatura, se les llama superaleaciones en Gran Bretaña y Estados Unidos.

Características del procesamiento de aleaciones de alta temperatura

Para aleaciones de alta temperatura como las aleaciones de níquel, aleaciones de titanio y aleaciones de cobalto, la resistencia a altas temperaturas aumenta directamente la dificultad de procesamiento. Bajo la acción combinada de una fuerza de corte pesada y la alta temperatura generada durante el mecanizado, la herramienta se fragmentará o deformará, causando que se rompa. Además, la mayoría de estas aleaciones desarrollan rápidamente endurecimiento por trabajo. La superficie endurecida producida durante el mecanizado de la pieza de trabajo hará que el filo de corte de la herramienta se desgaste en la profundidad de corte y cause tensiones indeseables en la pieza de trabajo, destruyendo la precisión geométrica de las piezas mecanizadas. El procesamiento de aleaciones de titanio también enfrenta estos problemas. Aunque la fuerza de corte requerida para mecanizar aleaciones de titanio es solo ligeramente superior a la del acero, las propiedades especiales de las aleaciones de titanio hacen que sea mucho más difícil mecanizarlas que el acero de la misma dureza.

Los puntos principales son los siguientes:

1) Las aleaciones de titanio, al igual que otras aleaciones de alta temperatura, también son propensas al endurecimiento por trabajo;

2) La conductividad térmica de las aleaciones a base de titanio es muy baja, lo que hace que casi todo el calor generado durante el procesamiento se concentre en la arista de corte;

3) El módulo de elasticidad de la aleación de titanio es muy pequeño, especialmente bajo fuerzas de corte pesadas, lo que hace que la pieza de trabajo sea susceptible a la deflexión y vibración de la herramienta;

4) Lo más grave es que las propiedades químicas de la aleación de titanio son más activas que las de otras aleaciones de alta temperatura, lo que hace que la pieza de trabajo de titanio reaccione químicamente con la herramienta durante el procesamiento, resultando en cavidades de contracción en la pieza de trabajo.

Debido a las razones anteriores, el procesamiento de aleaciones resistentes a altas temperaturas requiere tecnología de procesamiento especial.