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
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 tart 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 crom 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
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, l'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
- ↑ 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.