Preparación de aleaciones a base de aluminuros de titanio.

Procedimiento para la preparación de una aleación a base de aluminuros de titanio,

en el que un polvo que contiene titanio y un polvo que contiene aluminio o un aluminuro de titanio en polvo, en particular polvo metálico 5 de aluminuro de titanio, se muele mediante un molino, preferentemente se muele mediante un molino de bolas, en el que en el molino, preferentemente un molino de bolas, se pone o está puesta a disposición una atmósfera enriquecida con halógenos durante el proceso de molienda, de modo que durante el proceso de molienda se produce polvo metálico de aluminuro de titanio enriquecido con halógenos y, a continuación, el aluminuro de titanio en polvo enriquecido con halógenos se conforma, preferentemente por prensado isostático en caliente, para dar una aleación, en que la proporción de halógenos en la aleación está entre el 0, 005% atómico y el 1, 5% atómico.

Preparación de aleaciones a base de aluminuros de titanio

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una aleación a base de aluminuros de titanio.

Las aleaciones a base de aluminuros de titanio preparados mediante técnicas metalúrgicas de fundición y técnicas pulvimetalúrgicas, con una composición prefijada de la aleación de titanio y aluminio y, dado el caso, otros componentes, como p. ej., niobio, boro, cromo, molibdeno, manganeso y vanadio, etc., así como carbono en distintas composiciones son conocidas en el estado de la técnica.

Las aleaciones de aluminuros de titanio presentan propiedades especialmente favorables para su empleo como materiales de construcción ligera, en particular para aplicaciones de alta temperatura. Debido a sus propiedades de resistencia y fluencia a altas temperaturas, estos materiales de construcción ligera a base de aluminuros de titanio abren posibilidades para la fabricación de piezas sometidas a esfuerzos mecánicos en la tecnología de alta temperatura, p. ej., como palas de turbinas en la construcción aeronáutica, palas de la etapa final, válvulas de motores, etc. Además, por su baja densidad (aproximadamente 3, 8-4, 3 g/cm3) son adecuadas para sustituir a las superaleaciones a base de níquel, que presentan típicamente una densidad de 8, 5 g/cm3.

A causa de su limitada resistencia a la oxidación, el empleo de las aleaciones de aluminuros de titanio se limita a temperaturas por debajo de 750°C. Además se sabe que mediante pequeñas cantidades de halógenos en la superficie de los materiales de aluminuro de titanio se mejora el comportamiento de oxidación debido al denominado efecto halógeno, con lo que el ámbito de empleo de los materiales se amplía hasta temperaturas superiores a 1.000°C.

Por ejemplo, del documento DE-A-10351946 se conoce un procedimiento para el tratamiento de la superficie de una pieza compuesta de una aleación de aluminuro de titanio para la mejora de su resistencia a la oxidación. Además, el documento DE-C-19627605 da a conocer un procedimiento para el aumento de la resistencia a la corrosión para aleaciones a base de aluminuros de titanio, en el que se aplican halógenos a la superficie del material mediante el proceso de implantación iónica.

Además, en el documento DE-T-69309167 se describen productos a base de un compuesto intermetálico de un sistema de Ti-Al con gran capacidad de resistencia a la oxidación y el desgaste, así como un procedimiento para la preparación de dichos productos.

Aparte de ello, en el documento EP-A-0580081 se describen compuestos intermetálicos del sistema de Ti-Al, que comprenden fundamentalmente titanio y aluminio, en que el compuesto intermetálico del sistema de Ti-Al presenta al menos una capa superficial que incluye del 0, 005% atómico al 1, 0% atómico de al menos un elemento halógeno seleccionado del grupo compuesto por flúor, cloro, bromo y yodo.

Además, el documento US-A-5520879 da a conocer un procedimiento para la preparación de aleaciones de titanio sinterizadas, en que en una etapa de procedimiento se somete polvo de titanio a un proceso de fricción.

Además, en el documento EP-A-0770702 se da a conocer un procedimiento para el aumento de la resistencia a la corrosión de aleaciones a base de Ti-Al, en el que se aplican halógenos o compuestos que contienen halógenos sobre la superficie de los materiales.

Partiendo de este estado de la técnica, la presente invención se basa en el objetivo de poner a disposición aleaciones de aluminuros de titanio con una alta resistencia a la oxidación, en que los posibles daños en la superficie de la aleación al aplicar o al emplear las aleaciones no deben tener repercusión en la resistencia a la oxidación. Además, el objetivo consiste en poner a disposición una pieza de una correspondiente aleación de aluminuro de titanio. Esto tiene lugar según el procedimiento de la reivindicación 1, al que se limita la invención.

En un procedimiento para la preparación de una aleación a base de aluminuros de titanio se prevé la obtención de gotas metálicas a partir de una masa de metal fundido de aluminuro de titanio, en particular mediante el uso del procedimiento de atomización por gas, el enriquecimiento de las gotas metálicas con halógenos mediante la aplicación a presión de un gas que contiene halógenos, de modo que se produzcan gotas metálicas de aluminuro de titanio enriquecidas con halógenos o polvo metálico de TiAl enriquecido con halógenos y, a continuación, la conformación de la aleación a partir de las gotas metálicas de aluminuro de titanio o del polvo metálico de TiAl Debido a que se usa un gas que contiene halógenos para el enriquecimiento de las gotas metálicas con halógenos se consigue alear los halógenos con todo el material de la aleación de aluminuro de titanio, con lo que se consigue una distribución fina u homogénea de los halógenos en todo el material y en cada volumen parcial del material o de la aleación y no solamente en la superficie del material o de la aleación.

En ello, los halógenos también se encuentran en capas más profundas que las capas de oxidación de las aleaciones de aluminuros de titanio conocidas hasta ahora, que son mayores o se encuentran más profundas, por ejemplo a profundidades de más de 100, 200, 300, 400, 500 µm y más, por debajo de la superficie de la aleación, o en toda la aleación, con lo que la resistencia a la oxidación también existe o se mantiene después de un daño en la superficie de una pieza fabricada a base de la aleación de aluminuro de titanio, ya que la resistencia a la oxidación de toda la aleación se mantiene también en profundidad por los halógenos incorporados, en particular distribuidos homogéneamente o distribuidos de manera estadísticamente uniforme, en la aleación o en el material.

Debido al contacto intenso del halógeno con las gotas metálicas de aluminuro de titanio tiene lugar una pasivación del polvo metálico o de las gotas metálicas.

Preferentemente, en el material en masa preparado a base de aluminuro de titanio se incorporan como halógenos cloro y/o flúor. Además también es posible el uso de otros halógenos como, p. ej., yodo y/o bromo.

Además, mediante el prensado isostático en caliente (HIP) , se consigue una aleación con una alta isotropía y una compactación uniforme del material. Típicamente, el proceso de prensado isostático en caliente tiene lugar a presiones muy elevadas, p. ej., de 100 MPa y a altas temperaturas, p. ej., entre 1.000°C y 2.000°C.

Además, se prevé que la masa de metal fundido y/o las gotas de metal se traten por medio de un gas portador, preferentemente por medio de un gas inerte, en que especialmente el gas portador se mezcla o está mezclado con el gas que contiene los halógenos.

Como gas portador han dado buen resultado los gases inertes como argón o helio u otros gases inertes, por medio de los cuales, en mezcla con un gas que contiene halógenos, se trata la masa de metal fundido de manera dirigida para enriquecer las gotas metálicas con los halógenos.

Además, en una forma de realización se prevé la formación a partir de las gotas metálicas enriquecidas con halógenos de polvo metálico de aluminuros de titanio a partir del cual se conforma la aleación. Por lo general, esto tiene lugar por prensado isostático en caliente. En particular, a partir de la aleación conformada se fabrica una pieza que presenta una alta resistencia a la oxidación, incluso en caso de daños en la superficie de la pieza. Las piezas pueden ser, por ejemplo, piezas de la construcción automovilística, aeroespacial o aeronáutica, así como del ámbito de las máquinas-herramienta industriales.

El objetivo se consigue por medio del procedimiento de la reivindicación 1.

Debido a que el polvo metálico, con la molienda mediante bolas y la introducción de gases, tiene un contacto intensivo en el molino de bolas, se consigue asimismo un enriquecimiento especialmente homogéneo del aluminuro de titanio en polvo, con lo que los halógenos están distribuidos en toda la aleación preparada o conformada. La distribución de los halógenos en la aleación es tal que en cada volumen o volumen parcial prefijado cualquiera o también en pequeños volúmenes parciales de la aleación preparada el contenido (relativo) de halógenos (por volumen) es o se mantiene prácticamente constante.

En este procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de una aleación a base de aluminuros de titanio, en el que un polvo que contiene titanio y un polvo que contiene aluminio o un aluminuro de titanio en polvo, en particular polvo metálico 5 de aluminuro de titanio, se muele mediante un molino, preferentemente se muele mediante un molino de bolas, en el que en el molino, preferentemente un molino de bolas, se pone o está puesta a disposición una atmósfera enriquecida con halógenos durante el proceso de molienda, de modo que durante el proceso de molienda se produce polvo metálico de aluminuro de titanio enriquecido con halógenos y, a continuación, el aluminuro de titanio en polvo enriquecido con halógenos se conforma, preferentemente por prensado isostático en caliente, para dar una

aleación, en que la proporción de halógenos en la aleación está entre el 0, 005% atómico y el 1, 5% atómico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la atmósfera enriquecida con halógenos se pone a disposición como atmósfera gaseosa y/o líquida.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la atmósfera enriquecida con halógenos se pone a disposición con al menos un gas inerte.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque a partir de la aleación se fabrica una pieza.