El aluminuro de titanio se refiere a una clase de aleaciones intermetálicas ligeras y de alta resistencia compuestas de titanio y aluminio. Esta guía sirve de referencia sobre el aluminuro de titanio en polvo y explora métodos de fabricación, composiciones, características y parámetros clave, proveedores y precios, diversas aplicaciones finales en distintos sectores, preguntas frecuentes y mucho más.
Visión general de Aluminuro de titanio en polvo
El polvo de aluminuro de titanio comprende aleaciones especiales ricas en titanio que contienen una cantidad significativa de aluminio. Atributos clave:
- Composición: Titanio + aluminio + otros elementos
- Producción: Atomización con gas en polvo fino
- Forma de las partículas: Mayoritariamente esférica
- Granulometría: De micras a 100 micras
- Densidad: 3,7-4,25 g/cm3
- Características principales: Resistencia al calor extremo y a la oxidación
La mezcla de titanio y aluminio produce estructuras cristalinas ligeras únicas con propiedades mejoradas respecto a las aleaciones convencionales, lo que aporta versatilidad en aplicaciones de alto rendimiento de hasta ~750 °C.
Tipos de polvo de aluminuro de titanio
Al ajustar el contenido de aluminio y añadir modificadores, los aluminuros de titanio adquieren microestructuras y características específicas:
| Tipo | Composición | Rasgos |
|---|---|---|
| α2 Ti3Al | Ti-25Al | Mayor resistencia Buena resistencia a la corrosión |
| γ TiAl | Ti-48Al | Mejor resistencia a la oxidación Buena resistencia a la fluencia |
| α2 + γ TiAl | Ti-45Al | Equilibra resistencia, ductilidad y protección del medio ambiente |
Cuadro 1: Variantes comunes de polvo de aluminuro de titanio por constituyentes metálicos y características
El sistema γ-TiAl ofrece el mejor límite elástico específico a altas temperaturas, manteniendo al mismo tiempo una densidad inferior a la de las superaleaciones de níquel. Los elementos adicionales ajustan aún más las propiedades.
Métodos de producción
Los procesos de fabricación comerciales para crear polvo de aluminuro de titanio incluyen:
- Atomización de gases - El gas inerte desintegra la corriente de aleación fundida en finas gotas
- Proceso de electrodo giratorio de plasma - Desintegración centrífuga de masa fundida hilada electrificada
- Condensación de gases inertes - La aleación vaporizada se condensa en nanopartículas
El ajuste de los parámetros de procesamiento, como los caudales de gas, los diferenciales de presión y los perfiles de refrigeración, permite adaptar la distribución del tamaño de las partículas de polvo, la morfología de los granos y las microestructuras internas a los requisitos de la aplicación.
Propiedades de Aluminuro de titanio en polvo
Propiedades físicas
| Atributo | Detalles |
|---|---|
| Estado | Polvo sólido |
| Color | Gris oscuro |
| Olor | Sin olor |
| Estructura cristalina | Tetragonal, hexagonal, ortorrómbica según la aleación |
| Densidad | 3,7-4,25 g/cm3 |
Propiedades mecánicas
| Medida | Valor |
|---|---|
| Resistencia a la tracción | 500-900 MPa |
| Resistencia a la compresión | 1000-1800 MPa |
| Dureza | 350-450 HV |
| Resistencia a la fractura | 15-35 MPa√m |
Propiedades térmicas
| Métrica | Clasificación |
|---|---|
| Punto de fusión | 1350-1450°C |
| Conductividad térmica | 4-8 W/mK |
| Coeficiente de dilatación térmica | 11-13 x10-6 K-1 |
| Temperatura máxima de servicio | 750°C (~1400°F) |
Tabla 2: Resumen de las principales propiedades físicas, mecánicas y térmicas del polvo de aluminuro de titanio
Esta excepcional combinación de baja densidad con resistencia al calor y al medio ambiente facilita su uso en sistemas aeronáuticos, automovilísticos, energéticos y químicos.
Especificaciones
El polvo de aluminuro de titanio está disponible comercialmente y cumple las especificaciones estándar:
Distribución por tamaños
| Estándar | Micras | Método de producción |
|---|---|---|
| Fino | 0-25 | Atomización de gas |
| Medio | 25-45 | Atomización de gas |
| Grueso | 45-105 | Electrodo giratorio de plasma |
Pureza química
| Grado | Aluminio % | Oxígeno ppm |
|---|---|---|
| Estándar | 48-50% | 3000+ |
| Alta | 45-50% ± 2% | <3000 ppm |
| Ultra alta | 45-50% ± 1% | <1000 ppm |
Tabla 3: Gamas de tamaño, contenido de aluminio y niveles de pureza típicos del polvo de aluminuro de titanio
Un control más estricto del tamaño de las partículas, la consistencia de la composición y las impurezas de oxígeno favorece la precisión, pero aumenta los costes.
Fabricantes de polvo de aluminuro de titanio
Los productores especializados ofrecen volúmenes comerciales en todos los perfiles de pureza y tamaño:
| Empresa | Marcas | Precios |
|---|---|---|
| Sandvik | TiAl Osprey | $140-450/kg |
| Praxair | Aluminuros de titanio | $100-425/kg |
| Atlantic Equipment Engineers | Polvos AEE TiAl | $130-500/kg |
| Special Metals Corp | Prealeado TiAl | $155-425/kg |
Tabla 4: Seleccione fabricantes de polvo de aluminuro de titanio de renombre y precios
Los precios varían en función de las cantidades de compra, los requisitos de ensayo/certificación, la optimización de la aleación personalizada, etc. Solicite directamente los presupuestos actuales. Puede haber muestras pequeñas disponibles.
Aplicaciones de Aluminuro de titanio en polvo
| Sector | Utiliza | Beneficios |
|---|---|---|
| Aeroespacial | Componentes de motores a reacción, fuselajes | Ahorro de peso, resistencia a la temperatura |
| Automoción | Ruedas turbocompresoras, válvulas | Aumentar la eficacia |
| Industrial | Intercambiadores de calor, reactores | Ganar rendimiento |
| Petróleo y gas | Herramientas de fondo de pozo, submarinas | Mejora de la fiabilidad |
Cuadro 5: Principales áreas de aplicación del aluminuro de titanio aprovechando las propiedades clave del polvo
Su menor peso y su mayor estabilidad ambiental a altas temperaturas, en comparación con los materiales actuales, favorecen su adopción a pesar del mayor coste unitario.
Pros y contras comparativos
Ventajas de los aluminuros de titanio
- Menor densidad que las superaleaciones de níquel - 25-35% menos peso
- Mantiene una resistencia específica superior a 50% hasta 750°C
- Mayor resistencia a la oxidación y a las quemaduras que los aceros
- Transformabilidad en componentes de forma neta
Retos que superar
- Alto coste de los materiales: 5 veces más que las alternativas de acero
- Menores límites de ductilidad/fractura a temperatura ambiente
- Requiere revestimientos protectores en algunas químicas
- Modelización y garantía de calidad en técnicas aditivas
El equilibrio entre las características de rendimiento térmico mejorado y los factores de fabricación y precio por pieza determina la viabilidad de la aplicación.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué industrias utilizan polvo de aluminuro de titanio frente a formas a granel?
R: Las morfologías de polvo fino se adaptan específicamente a la fabricación aditiva para construir componentes aeroespaciales y de automoción complejos. Las formas a granel se utilizan para la metalurgia de lingotes.
P: ¿Qué tratamiento posterior se utiliza en las piezas de aluminuro de titanio de fabricación aditiva?
La mayoría de los componentes de fabricación aditiva requieren prensado isostático en caliente (HIP) y tratamientos térmicos para lograr una consolidación de densidad completa y microestructuras óptimas. A continuación se realiza un mecanizado mínimo.
P: ¿Cuánto tiempo puede durar el polvo de aluminuro de titanio sin usar almacenado herméticamente?
R: Almacenado adecuadamente en entornos inertes, el polvo de aluminuro de titanio dura entre 12 y 24 meses antes de que una oxidación y degradación significativas afecten al flujo o al rendimiento.
P: ¿Cuáles son algunas de las áreas de investigación para mejorar los aluminuros de titanio?
R: Se sigue trabajando en el modelado de la dinámica de solidificación de las técnicas de AM, en la reducción de los costes de material mediante métodos de producción alternativos y en la mejora de la ductilidad a temperatura ambiente.
