Las paradas de aleación de alta temperatura son aleaciones diseñadas para resistir altas temperaturas, típicamente superiores a 540 ° C. La selección de estas aleaciones proporciona resistencia a las temperaturas que normalmente degradarían los materiales estándar, lo que les permite usar en aplicaciones de alta temperatura, como turbinas de gas industrial, turbinas de vapor, motores de aeronaves o reactores nucleares. Estas aleaciones también se conocen como superaltas o aleaciones de alto rendimiento, y se caracterizan por excelentes propiedades mecánicas a altas temperaturas, buena resistencia a la fatiga y buena resistencia a la corrosión.
Composición y propiedades
Las paradas de aleación de alta temperatura generalmente están compuestas de níquel, hierro o cobalto, con la adición de otros elementos de aleación, como cromo, aluminio, titanio y molibdeno. Estas aleaciones se clasifican en tres categorías principales, en función de su composición:
Aleaciones a base de níquel: son las aleaciones de alta temperatura más utilizadas, y se pueden dividir en cinco subclases: austenítico, endurecido por precipitación, fundido, metalurgia en polvo y longitud de óxido-dispersión (ODS).
Aleaciones a base de hierro: también se conocen como aleaciones a base de Fe, y se utilizan principalmente para aplicaciones de alta temperatura donde el costo es un factor significativo. Están compuestos de hierro, cromo y aluminio, con pequeñas cantidades de otros elementos.
Aleaciones a base de cobalto: tienen una excelente resistencia y resistencia a la corrosión a altas temperaturas, lo que las hace ideales para su uso en cuchillas de turbina de gas y otras aplicaciones de alto estrés. Están compuestos de cobalto, cromo y tungsteno, con pequeñas cantidades de otros elementos.
Las propiedades de las paradas de aleación de alta temperatura dependen de su composición e historial de procesamiento. En general, estas aleaciones poseen una excelente resistencia, ductilidad y resistencia a la fluencia a altas temperaturas, con buena resistencia a la fatiga y resistencia a la oxidación. También pueden exhibir una alta sensibilidad de tasa de tensión, lo que puede afectar su comportamiento en condiciones de carga dinámica.
Técnicas de procesamiento
La producción de parlotes de aleación de alta temperatura implica varias técnicas de procesamiento, que incluyen fusión, fundición, forja y tratamiento térmico. Las siguientes son las técnicas comunes utilizadas:
Fundación: las parlotes de aleación de alta temperatura se producen típicamente mediante remeling al arco de vacío (VAR), fusión del haz de electrones (EBM) o fusión de arco de plasma (PAM), todos los cuales implican derretir la aleación en un aspirador o atmósfera de gas inerte para garantizar pureza.
Casting: Las aleaciones se pueden colocar en formas complejas utilizando procesos de fundición o fundición de arena de inversión. La fundición de inversión utiliza un patrón de cera recubierto con una carcasa de cerámica, que luego se derrite y se reemplaza con la aleación fundida. La fundición de arena usa un molde hecho de arena para crear la forma deseada.
Forjería: el método más común para producir parlotes de aleación de alta temperatura es a través de la forja en caliente, lo que implica dar forma a la aleación a temperaturas por encima de su temperatura de recristalización. El proceso de forjado puede ser forjado de matriz abierto, forja cerrada de troquel o forja enrollable, dependiendo de la forma y el tamaño deseados.
Tratamiento térmico: después de forjar, la aleación debe tratarse térmicamente para mejorar sus propiedades. Este proceso implica calentar la aleación a una temperatura específica y mantenerla durante un cierto período de tiempo, seguido de enfriamiento a una velocidad controlada. El proceso de tratamiento térmico puede variar según la aleación y las propiedades deseadas.
Aplicaciones
Las paradas de aleación de alta temperatura se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidas las industrias aeroespaciales, generación de energía, procesamiento químico y de petróleo y gas. Algunas de las aplicaciones comunes de estas aleaciones incluyen:
Componentes de turbina de gas: las parlotes de aleación de alta temperatura se utilizan en componentes de turbina de gas, como cuchillas, paletas y combustoras, que funcionan en entornos de alta temperatura.
Motores de aeronaves: estas aleaciones se usan en motores de aeronaves para proporcionar resistencia a altas temperaturas y corrosión, y para mejorar el rendimiento del motor.
Reactores nucleares: las parlotes de aleación de alta temperatura se usan en reactores nucleares para resistir altas temperaturas y radiación, y para proporcionar durabilidad y confiabilidad a largo plazo.
Procesamiento químico: estas aleaciones se utilizan en equipos de procesamiento químico que opera a altas temperaturas y ambientes corrosivos, como intercambiadores de calor, reactores y columnas de destilación.
Conclusión
Las paradas de aleación de alta temperatura juegan un papel fundamental en una variedad de aplicaciones de alta temperatura, donde fallarían los materiales estándar. Estas aleaciones ofrecen propiedades mecánicas superiores, excelente resistencia a la corrosión y buena resistencia a la fatiga a altas temperaturas, lo que las hace ideales para su uso en turbinas de gas, motores de aeronaves, reactores nucleares y equipos de procesamiento químico. La producción de parlotes de aleación de alta temperatura requiere técnicas de procesamiento especializadas, que incluyen fusión, fundición, forja y tratamiento térmico. A medida que la tecnología continúa avanzando, se espera que el uso de aleaciones de alta temperatura crezca, impulsando la innovación y empujando los límites de lo que es posible en aplicaciones de alta temperatura.