Tinidur
Tinidur (per les lletres inicials del Tu (Titani) + Ni (Níquel) + Dur) - és una aleació d'acer austenítico resistent a les altes temperatures, desenrollat en 1936 pels ingeniers metalúrgics alemans G. Bandel i K. Gebhardt - Divisió d'Investigació de personal de l'empresa Krupp.[1] Es tracta de la primera superaleación empleada en motors a chorrada.
Història
[editar | editar còdic]En Alemània, l'estudi sistemàtic de materials resistents a les altes temperatures va escomençar en 1935-1936 en el Centre d'Aviació DVL Deutsche für Luftfahrt Versuchsanstalt. El pioner de l'investigació en este camp va ser Franz Bollenrat. L'investigació estava relacionada en els motors dels avions a reacció. En la década de 1940, va anar el director de l'Institut de Materials d'Aviació DVL.
L'acer Tinidur prové de l'acer R-193. Se suponia que l'enduriment d'acer a altes temperatures (resistència a la fluencia) era per una dispersió de carburs segregats tèrmicament estables, per lo que s'afegia a l'acer carbono (0,5%) i titani (2%). Més vesprada es va descobrir que l'envelliment es produïx en absència de carbono - per les precipitació de dispersat intermetálico compost de Ni3Tu. Despuix d'això, el contingut de carbono es va reduir al 0,1% i esta versió millorada va rebre el nom de Tinidur. Quatre o cinc anys més tart, una situació similar va ocórrer en Gran Bretanya en el desenroll de l'aleació de níquel resistent les altes temperatures, "Nimonic" la resistència a la fluencia s'espera obtindre a través de precipitats de carbur de titani dispersos.[2][3] Pero al final va resultar que l'alta resistència del material era deguda a les precipitacions disperses intermetálico Ni3(Tu, Al).
| aleació | %C | %Mn | %Si | %Ni | %Cr | %Mo | %Tu | %A el | % atres elements |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R-193 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 30 | 30 | - | 2 | - | Fe-base |
| Tinidur | 0,12-0,14 | 0,6-1,0 | 0,6-1,0 | 29,0-31,0 | 14,5-15,5 | - | 1,8-2,2 | 0,2 | Fe-base |
| А286 | 0,05 | 1,35 | 0,55 | 25 | 15 | 1,25 | 2,0 | 0,2 | 0,3V |
La finalitat dels elements d'aleació austenítica Tinidur és:
- El níquel enfortix i estabilisa l'estructura austenítica, les formes de fase gamma prima i evita la formació de fases indesijables.
- El cromo proporciona una resistència a la corrosió de gasos i enfortix la solució sòlida.
- El titani i l'alumini, elements bàsics per a la precipitació d'aleació d'enduriment.
L'aleació era somés a un refredat des d'una temperatura de 1125 °C en aigua i despuix un envelliment a 750 °C. Seleccionat l'adequadament tractament tèrmic es formaven precipitats de fase dispersa intermetálico Ni3(Tu, Al) en la matriu austenítica.
Ocupació en una turbina de gas
[editar | editar còdic]En 1937 el dissenyador alemà Hans von Ohain va elegir el Tinidur per a la fabricació de la peces someses a esforç tèrmic i va procedir a desenrollar el motor HeS 3 per al primer avió a reacció, el He-178.[5]
En 1939, els dissenyadors Franz Anselm , Otto Mader i el cap metalúrgic Heinrich Adenstedt de la fàbrica de motors de "Junkers", (Junkers Motorenbau) en Magdeburgo, basant-se en els resultats de les proves comparatives dels materials disponibles en Alemània, varen elegir el Tinidur com el millor material per a la turbina del motor Jumo-004 en temperatures de funcionament de 600-700 °C.[6]
En 1943 els esforços del departament de materials de Motorenbau Junkers en Dessau va resoldre el problema de fiabilitat i estabilitat operativa dels álabes d'acer massiç de Tinidur del motor Jumo-004. Pero de totes formes el Tinidur sempre va ser molt fràgil difícil de treballar[7] i no es podia soldar.[8]
Per l'escassea cada volta major dels elements de l'aleació Krupp en 1943 desenroll vàries aleació d'acer resistents a les altes temperatures i més econòmiques, incloent l'acer Vanidur i Cromadur. En Cromadur va ser dissenyat per a funcionar en els álabes de la filtre, el níquel va ser substituït per manganeso, que, com el níquel amplia la gama de gamma-sòlit solució. Va provocar una disminució en la resistència a la fluencia de l'aleació parcialment compensat per mig de la substitució un contingut de silici. El segon acer va ser dissenyat per a fabricar discs de rotor de turbina, de la fòrmula original de Krupp V2A-ED, el wolframio (1% W) es va substituir pel vanadi (1% V). L'acer Sinidur - en carbur i enduriment intermetálico. La composició d'estos acers es mostra en la taula.
per a temperatures de funcionament de 600-700 °C
| Aleació | %C | %Mn | %Si | %Ni | %Cr | %Mo | %W | %Tu | %A el | % atres elements |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cromadur | 0,09-0,12 | 17,5-18,5 | 0,55-0,7 | - | 11,0-14,0 | 0,7-0,8 | - | - | - | V 0,60-0,70 N 0,18-0,23 |
| Vanidur | 0,1 | 0,2-0,4 | 0,3-0,6 | 10,0-11,0 | 17,0-18,0 | - | - | 0,5-0,7 | - | 1 %V |
| Sinidur | 0,25 | - | - | 24 | 19 | 2,0 | 1,0 | 2,2-3,0 | 1,0 | - |
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Bandel G., Gebhard K. Warmfeste Stähle für donen Gasturbinen. Essen, 1943
- ↑ High-Temperature Alloys. Metallurgical Problems of Gas Turbine Components. FLIGHT, October 30th, 1947, p.500
- ↑ Griffiths W.T. Aircraft Production, 1947, v. 9, N 110, pp. 444—447
- ↑ Fleischmann M. Research Institute for Materials of the DVL. CIOS Report XXVII-28, Item 21
- ↑ Decker, R. F. Evolution of Wrought Age-Hardenable Superalloys, The Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, v. 58, № 9, 2006
- ↑ Schlaifer R. Development of Aircraft Engines. Boston, 1950
- ↑ Aeronautical Research in Germany (en anglés), Springer, p. 252. ISBN 978-3-540-40645-7.
- ↑ (1996) ASME (ed.). ASME technical papers (en anglés).
- Este artícul conté una traducció derivada de «Tinidur» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.