Tema 6 2 Titanio

7/26/2019 Tema 6 2 Titanio

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Titanio y sus

aleaciones

Superaleaciones


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Titanio y sus aleaciones TITANIO:

- obtenido a partir de rutilo (mineral de xido de titanio).

- metal empleo reciente, Tfusin !""#$%& ',*cm+&

- estados alotrpicos: TA fase : %& T##$ fase : %%&

- /E, / Rm (aceros de alta resistencia), (0*) /

- biocompatible, alta resistencia a la corrosin A12A%ION23:

- muy dctiles, f4cilmente for5ables y mecani6ables

- carburo*nitruro con7eren alta dureza

- muc8os elementos de aleacin (se9n fase o ) A1I%A%ION23:

- aerona9tica y espacial, e;uipos marinos

- prtesis, stents

- 8erramientas de alta


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A12A%ION23:- %, N, O, Al, 3n , =e, %r, >o, ?@

- estabili6an fase (Al), (>o, ?), + (%u, 3i, =e, %r, >n)

Ti :%. eformacin en frBo y ss (Al, 3i, Sn,?,Cr) 4labes decompresores de motores de a


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Titanio y sus aleaciones

Aleacin Ti-10V-2Fe-3Al:

- Buena resistencia mecnica y tenacidad+ R corrosin

- !ima "or#a$ili%a% en caliente

Tren %e aterri&a#e en a'iones su$stituyen%o a los aceros

(ropie%a%es:

- tratamientos t)rmicos Rm12*0 pa *00,.

- re%uccin peso

- R a corrosin

uelles:T/ t)rmicos Rm100 (a

Fa$ricacin %e rotores para elicpteros:

su$stituyen%o Ti-A-V

incrementan%o car4a 350-**5* 64


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Otras aleaciones lieras

omparati'aMg Al Ti Fe

(g/cm3

) 1/7 2/7 /* 7/5E (GPa) * 70 120 210

E/ 2*/8 2 2 27

T fusin (C) *0 0 170 1*38

Estructura (25C) cp ccc cp cc

Prduccin !r a" (Tm) *!10* 2!107 *!10* 5!105

Cste energ#a (M$%Tm&') 70 130 1*

Cste relati 7/* 3/7 8 1


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3uperaleaciones

9ciencia %e "uentes %e ener4;a con'encionales

Temperatura %e tra$a#o motores t)rmicos 9S


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3uperaleaciones

S?(9RA9A@>: ?na aleacin ue e!i$e una resistenciamecnica e!celente a alta temperaturaC #unto con $uena

esta$ili%a% supercial y resistencia a la corrosin y o!i%acin aaltas temperaturas/

9ciencia %e "uentes %e ener4;a con'encionales

Temperatura %e tra$a#o motores t)rmicos 9S


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3uperaleaciones

9n al4unos casos: ase Ti*Slo asta *0,

A!licacines a alta TTD*00,

Tur$orreactor 1100,

+ecesidades,R a alta TC R "ati4a y corrosin

RmC R termoEuencia

+-E.A A0EAC1+EFeC oC >iC rC AlC Ti

ase Fe&+i

ino! austen;tico +otros oC C VC uC

oG.T : 00-500,

ase +i

>i: *0-50HRo!i%acinT asta 1000,

@nconelC >imonic

ase C=ri4en en acero

erramientasT asta 11*0,

con Rm


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3uperaleaciones

99VA@AC 4racias a:

- Solucin sli%a

I A%iciones rC oC y J a%iciones TaC >$C B

- precipitacin

a. part;culas nas y esta$les %e car$uros: Ti C BG

$. superaleaciones >i y >i-Fe con Al y Ti: precipita%o %e >i3Al o >i3Ti/

- 9S:- 7*H: tur$inas %e 4as

- Resto: reactores u;micosC nuclearesC 4enera%oresC euipos

petrou;micosC prensas e!trusinG


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3uperaleaciones de Ni2lem.

D =uncin

Ni E 2lemento base

%o !F 2ndurecimiento porsolucin slida.

0esistencia a latermoGuencia

H !F

%r E 0esistencia a laoxidacin

Al , 2ndurecimiento porprecipitados.

0esistencia a latermoGuencia

Ti !,

f !, 2ndurecimiento enfronteras de rano% F,!


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3uperaleaciones de Ni

(rocesos %e en%urecimiento:9n%urecimiento por solucin sli%a/

9n%urecimiento por la presencia %e TaC LrC >$ y B9n%urecimiento por %ispersin %e car$uros/

(eueMas canti%a%es %e "ormaTi%, %, Cr%, Ta%

9n%urecimiento por precipitacin inclusiones./ ompuestos intermetlicos >i3AlC >i3TiC >i3AlTi.

+imnic 4 (*3H>iC 20HrC 15HoC 2/*HTiC 1/*HAlC1/*HFe.

(rincipalmente utili&a%a por su resistencia a la Euencia creep.C sualta tenaci%a% y esta$ili%a% a temperaturas ele'a%as/ 9s laaleacin $sica para los motores a reaccin/

1ncnel 7H >iC 1H rC 5H Fe.

Resiste la "ati4a t)rmica sin acerse "r4il/ Se utili&a en

escapes y calenta%ores %e motores %e a'in


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(rocesa%o:nB;uel

fusin

=ase 6fundida Aleantes%romoAluminio

TitanioCirconio

@

enfriamiento

=ase 6J inclusiones de 6 K(+)

=ase 6(!)

enfriamientor4pido (;uenc8)()


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3uperaleaciones de Niicroestructura en %os "ases:o Fase 6, solucin sli%a matri&. con precipita%os muy noso Fase 67, %ispersin %e precipita%os or%ena%os intermetlicos: >i3AlC

>i3Ti o >i3AlTi./o responsa$le %e la 4ran resistencia %e las superaleaciones

+apa protectora 4ruesa %e r2=3en la supercie


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3uperaleaciones de Niicroestructura en %os "ases:o Fase 6, solucin sli%a matri&. con precipita%os muy noso Fase 67, %ispersin %e precipita%os or%ena%os intermetlicos: >i3AlC

>i3Ti o >i3AlTi./o responsa$le %e la 4ran resistencia %e las superaleaciones

+apa protectora 4ruesa %e r2=3en la supercie


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Aplicaciones:o tur$inas %e 4as la$es.o tur$orreactores %e a'ino to$eras y cmaras %e com$ustin

as superaleaciones %e n;uel presentan un $uen comportamiento astalos 1000, apro!ima%amente/ (ara temperaturas mayores se suelenemplear superaleaciones %e co$alto/


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Fa$ricacin %e ala$es %e tur$ina:

olicristalino Lranos >onocristalino (con


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Fa$ricacin %e ala$es %e tur$ina:

1a fabricacin pormoldeo enera ranos7nos pero ;ue pueden

Guir y terminar porenerar ca


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9"ecto Superplstico:e!perimentar %e"ormaciones %e sulon4itu% inicial %el or%en %el mil por ciento sin romperse

anar muco el tamaMo %e 4rano: los 4ranos muypeueMos se %e"orman lentamente y %esli&an unosrespecto a otros sin per%er coesin/

Fabricado mediante solidifcacin rpida: 8asta un milln de $%*s


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9"ecto Superplstico:e!perimentar %e"ormaciones %e sulon4itu% inicial %el or%en %el mil por ciento sin romperse

anar muco el tamaMo %e 4rano: los 4ranos muypeueMos se %e"orman lentamente y %esli&an unosrespecto a otros sin per%er coesin/


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EJERCC!S "#R!$%E&AS


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25ercicio

Mn elemento estructural de un percutor deF mm de lonitud debe soportarFFFFN sin deformarse pl4sticamente, y

tener un peso mBnimo. 2li5a el materialm4s apropiado:Aleacin 1Bmite el4stico

(>a)ensidad(*cm+)

1atn +' #.

Acero "EF .EAluminio .

Titanio '#F '.


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3olucin

Aleacin 'rea (mm)* &,ol-densidad (.*

1atn !' +F#

Acero . !'+

Aluminio !# !

Titanio !F' !!

max

P

FA

=


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25ercicio

2li5a de la lista un material para cadaaplicacin:Acero al

carbono

1atn

=undicin ris

Acero inoxidable

Aleacin detitanio

latino>anesio

Cinc

Acero de altaresistencia

Aluminio

ase de una prensa8idr4ulica

ared de un enerador de


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3olucin

2li5a de la lista un material para cada aplicacin:

Acero alcarbono

1atn

=undicin ris

Acero inoxidable

Aleacin detitanio

latino>anesio

Cinc

Acero de altaresistencia

Aluminio

ase de una prensa8idr4ulica

ared de un enerador de


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reuntas

Ppor ;u con


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25ercicios As8by !R

!. Identi7ca materiales con: >dulo de Soun

ensidad

. Identi7ca metales m4s rBidos ymenos densos ;ue los aceros

(maximi6ar 2*)

50E GPa>32000 kg m = =


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25ercicios As8by2F La

0 >*m+


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25ercicios As8by


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25ercicio As8by +

1ocali6a materiales con 2!F Lpa y>!FFF >a


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Acero ordinario de altocontenido en carbono/escripcin&aterial

1os aceros altos en carbono(F,-!,D de carbono) seendurecen cuando por temple(una cualidad ;ue permite unalto control sobre suspropiedades). 1os aceros al

carbono con alto carbonoad;uieren la dure6a su7cientepara ser usados como8erramientas de corte, cincelesy cables como Ucuerda depianoU (las cuerdas met4licas

de pianos y


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25ercicio As8by '

Identi7;ue materiales ;ue tenan 2 !FF Lpa y 91N3NW F.FF+ (La)!*+*(X*m+)

ay ;ue tener en cuenta ;ue 91N3OKrepresentado en escala lo-lo ;ueda:

ara seleccionar un punto de la recta:

si !, 2

log 3log 3logE k = +


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'%

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