Publication: Estudio de aleaciones de titanio pulvimetalúrgicas con adición de Fe y Cr
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Publication date
2012-09
Defense date
2012-09-26
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En este Proyecto Fin de Grado se han diseñado dos aleaciones de titanio para su producción por vía pulvimetalúrgica con el fin de reducir su coste. La optimización de dicho coste posee dos vertientes. Por un lado está la composición que, haciendo uso de un elemento de aleación de bajo coste como es el hierro, permite alcanzar el objetivo fijado. Y por otro lado se encuentra el procesado. El uso de las técnicas pulvimetalúrgicas de prensado en frío y sinterización permite la reducción de etapas de mecanizado, lo que conlleva la disminución de costes. Se ha utilizado polvo de acero inoxidable como fuente de elementos de aleación. El Fe y el Cr son sus principales constituyentes, pues se trata de un acero inoxidable ferrítico. Puesto que existen estudios previos en los que se ha añadido Fe elemental al Ti, es decir, se han creado aleaciones Ti-Fe, la adición de aceros inoxidables permite estudiar la influencia de la adición de Cr, pudiéndose comparar los resultados con los previos de otras investigaciones, así como con las aleaciones comerciales. Se han estudiado a fondo las etapas de prensado y sinterización de las aleaciones diseñadas. Para ello se ha analizado la influencia en dichas etapas de algunas variables tales como la temperatura de sinterización y el contenido de hierro de la composición. El estudio ha revelado que la introducción de adiciones de aleaciones de base hierro de pequeño tamaño favorece el proceso pulvimetalúrgico, y proporciona mejores propiedades mecánicas respecto a los materiales fabricados con adiciones de tamaño grueso. Se han obtenido aleaciones con contenidos del 5% y del 7% en peso de hierro, encontrando microestructuras bimodales tras la sinterización. Además, no se ha detectado la precipitación de intermetálicos Ti-Fe y se han obtenido resistencias máximas de hasta 1300MPa en materiales sin tratar térmicamente Este Proyecto Fin de Grado consta de siete capítulos: una introducción en la que se explican tanto las características básicas del Ti como su procesado, el capítulo 2 contiene la motivación y los objetivos que persigue este estudio; el capítulo 3 contiene el procedimiento experimental seguido para la realización del trabajo; el capítulo 4, en el que se muestran y discuten los resultados; el capítulo 5 que contiene las conclusiones finales; el capítulo 6, en el que se indican las posibles líneas de investigación futuras y un último capítulo que recopila todas las referencias bibliográficas incluidas en el texto. ____________________________________________________________________________________________________________________________
This PFG aims to design low-cost titanium alloys to be produce by Powder Metallurgy processes. On one hand, the use of low-cost alloying elements as Fe ends on a cost optimization. And, on the other hand, selecting conventional Powder Metallurgy process reduces the number of stages for the manufacturing of the parts and minimizes waste material. Ferritic stainless steel powder, whose mains contents are Fe and Cr, was used as alloying element. The addition of elemental Fe to Ti to create Ti-Fe alloys has been the subject of much research. The addition of stainless steel allows studying the influence of Cr and compares its results with previous and commercial alloys. The pressing and sintering stages were studied in detail. To do that, influence of variables such sinter temperature or Fe content were analyzed. The study revealed that iron base alloys additions with small particle size favors P/M process, and provides improved mechanical properties compared to materials made with large size additions. Alloys with Fe content of 5%wt and 7%wt were obtained successfully and exhibited bimodal microstructures after sintering. Furthermore, no presence of Ti-Fe intermetallic was detected. Ultimate tensile strength values up to 1300MPa were achieved in materials without heat treatment. This PFG consists of 8 chapters: an introduction to explain the basic Ti features and its processing, a chapter containing the motivations and objectives of this study, a chapter containing the experimental procedure followed, a chapter that shows and discusses the results, a conclusions chapter, a chapter containing possible future research lines and a chapter that collects all the references included in the text.
This PFG aims to design low-cost titanium alloys to be produce by Powder Metallurgy processes. On one hand, the use of low-cost alloying elements as Fe ends on a cost optimization. And, on the other hand, selecting conventional Powder Metallurgy process reduces the number of stages for the manufacturing of the parts and minimizes waste material. Ferritic stainless steel powder, whose mains contents are Fe and Cr, was used as alloying element. The addition of elemental Fe to Ti to create Ti-Fe alloys has been the subject of much research. The addition of stainless steel allows studying the influence of Cr and compares its results with previous and commercial alloys. The pressing and sintering stages were studied in detail. To do that, influence of variables such sinter temperature or Fe content were analyzed. The study revealed that iron base alloys additions with small particle size favors P/M process, and provides improved mechanical properties compared to materials made with large size additions. Alloys with Fe content of 5%wt and 7%wt were obtained successfully and exhibited bimodal microstructures after sintering. Furthermore, no presence of Ti-Fe intermetallic was detected. Ultimate tensile strength values up to 1300MPa were achieved in materials without heat treatment. This PFG consists of 8 chapters: an introduction to explain the basic Ti features and its processing, a chapter containing the motivations and objectives of this study, a chapter containing the experimental procedure followed, a chapter that shows and discusses the results, a conclusions chapter, a chapter containing possible future research lines and a chapter that collects all the references included in the text.
Description
Keywords
Pulvimetalurgia, Titanio, Aleaciones