Publication: Comportamiento de corrosión y oxidación en una aleación de titanio de bajo coste producida con tecnologías de polvo
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Publication date
2016-09
Defense date
2016-10-10
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El titanio (Ti) es un material con excepcionales propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. A pesar de ello, tiene un uso limitado en la industria en comparación con otros metales como el aluminio, el cobre o el acero, los cuales no son capaces de ofrecer las mismas prestaciones.
El principal impedimento para su empleo en diversos sectores industriales reside en que su utilización conlleva un elevado coste, derivado tanto de la dificultad para ser extraído a partir de sus óxidos como del complejo procesado que es necesario seguir para evitar su contaminación. Por ello su uso se limita, por ahora, a aquellas áreas donde sus excepcionales propiedades justifican el elevado precio del producto final (aeroespacial, medicina, militar y deportes de competición).
Este proyecto de investigación se ha realizado con el objetivo de lograr una aleación de Ti de bajo coste que permita ofrecer una alternativa a las costosas aleaciones actualmente utilizadas, y que a su vez permita expandir el uso del Ti a otros sectores industriales, como por ejemplo, la automoción.
Para lograr abordar el objetivo de reducir costes y lograr su expansión en otras industrias se ha propuesto la producción de piezas mediante pulvimetalurgia (PM). Esta técnica permite la reducción de etapas y el máximo aprovechamiento del material con respecto al procesado convencional de Ti. Por otro lado, se ha escogido un elemento de aleación de bajo coste, el hierro (Fe), que confiere buenas propiedades y contribuye a la reducción de costes.
Para lograr dicha aleación, se ha partido de una investigación anterior [12], donde se estudió la influencia del tamaño de partícula, el tipo de adición y pureza de los aleantes en las etapas de prensado y sinterización de los materiales Ti-XFe y Ti-YAl-XFe. Dicho estudio reveló que la introducción de Fe elemental de pequeño tamaño favorecía los procesos de prensado y sinterización, mejorando las propiedades mecánicas.
Se decidió por ello escoger como aleación a investigar el Ti-7Fe. Se han seguido dos procesados diferentes para este material; fabricación mediante pulvimetalurgia convencional y procesado mediante otra técnica pulvimetalúrgica (compactación uniaxial en templado + sinterización) acompañado de una etapa adicional de extrusión. Se han comparado los resultados obtenidos entre ambos procesos y con la común aleación Ti6Al4V, la cual es tomada como material de referencia.
La elevada resistencia a corrosión del Ti lo convierte en un material excepcional y apto para multitud de aplicaciones. Sin embargo, no se han encontrado en la bibliografía estudios del comportamiento a corrosión de las aleaciones de TiFe. Los resultados obtenidos en este proyecto son favorecedores para el material estudiado, ya que puede asemejarse con las propiedades que presentan otras aleaciones del sector. Para ello se ha estudiado su comportamiento a corrosión electroquímica con ensayos de curvas de polarización.
Para analizar la corrosión directa se han realizado experimentos en un sistema termogravimétrico y horno de mufla. La obtención de resultados concluyentes se ha logrado gracias al análisis de las probetas ensayadas mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (MEB), así como estudios de la composición del material mediante la técnica de difracción de rayos X (DRX).
También se ha realizado un breve estudio de sus propiedades físicas (densidad) y mecánicas (dureza) para ampliar, en la medida de lo posible, el estudio de las prestaciones de este material.
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Keywords
Ensayo de materiales, Titanio, Pulvimetalurgia, Aleaciones de titanio, Corrosión