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Aleación de niobio

Una aleación de niobio es aquella en la que el elemento más común es el niobio .

Aleaciones utilizadas para la producción de otras aleaciones

Las aleaciones de niobio más comunes en el mercado son el ferroniobio y el níquel-niobio, que se producen mediante la reducción con termita de mezclas adecuadas de óxidos; no se pueden utilizar como materiales de ingeniería, pero se utilizan como fuentes convenientes de niobio para aceros especiales y superaleaciones a base de níquel . Pasar por una aleación de hierro-niobio o níquel-niobio evita los problemas asociados con el alto punto de fusión del niobio.

Aleaciones superconductoras

Cable superconductor de niobio y estaño del reactor de fusión ITER , actualmente en construcción.

El niobio-estaño y el niobio-titanio son aleaciones esenciales para el uso industrial de superconductores , ya que permanecen superconductores en campos magnéticos elevados (30  T para Nb3Sn ,15 T para NbTi); hay 1200 toneladas de NbTi en los imanes del Gran Colisionador de Hadrones , mientras que Nb 3 Sn se utiliza en los devanados de casi todas las máquinas de resonancia magnética de los hospitales .

Remaches aeroespaciales

La aleación de niobio-titanio, de la misma composición que la superconductora, se utiliza para remaches en la industria aeroespacial; es más fácil de formar que el titanio CP y más resistente a temperaturas elevadas (> 300 °C).

Aleaciones refractarias

El niobio-circonio al 1% se utiliza en cohetería y en la industria nuclear. Se considera una aleación de baja resistencia. [1] [2]

El C-103, que contiene 89 % de Nb, 10 % de Hf y 1 % de Ti, se utiliza para la tobera del cohete del módulo de servicio Apollo y los motores de vacío Merlin [3] ; se considera una aleación de resistencia media. Por lo general, se produce mediante técnicas de atomización de gas o de plasma. [4] Se utiliza especialmente en procesos de fabricación aditiva (impresión 3D) y pulvimetalurgia. [5] Debido a su resistencia a la corrosión y su alta eficiencia térmica, el C103 ayuda a reducir el desperdicio de material y la contaminación ambiental. [6]

Las aleaciones de alta resistencia incluyen C-129Y (10 % tungsteno, 10 % hafnio, 0,1 % itrio, resto niobio), Cb-752 (10 % tungsteno, 2,5 % circonio) y la aún mayor resistencia C-3009 (61 % niobio, 30 % hafnio, 9 % tungsteno); estas se pueden usar a temperaturas de hasta 1650 °C con una resistencia aceptable, aunque son caras y difíciles de formar.

Las aleaciones de niobio en general son incómodas de soldar: ambos lados de la soldadura deben protegerse con una corriente de gas inerte, porque el niobio caliente reaccionará con el oxígeno y el nitrógeno del aire. También es necesario tener cuidado (por ejemplo, mediante el cromado duro de todas las herramientas de cobre) para evitar la contaminación del cobre.

Referencias

  1. ^ Yoder, G.; Carbajo, J.; Murphy, R.; Qualls, A.; Sulfredge, C.; Moriarty, M.; Widman, F.; Metcalf, K.; Nikitkin, M. (septiembre de 2005). PROGRAMA DE DESARROLLO DE TECNOLOGÍA PARA UN SISTEMA AVANZADO DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA DE POTASIO RANKINE COMPATIBLE CON VARIOS DISEÑOS DE REACTORES ESPACIALES (PDF) (Informe). Departamento de Energía de EE. UU . . Consultado el 20 de agosto de 2024 .
  2. ^ Roche, T. (1 de octubre de 1965). Evaluation of Niobium-Vanadium Alloys for Application in High-Temperature Reactor Systems (PDF) (Informe técnico). Oak Ridge National Laboratory. doi :10.2172/4615900. ORNL-TM-1131. Archivado desde el original (PDF) el 7 de enero de 2014 . Consultado el 7 de enero de 2014 .
  3. ^ Hafnio (PDF) . 6.ª Conferencia anual sobre metales tecnológicos y de tecnología limpia. Toronto : Alkane Resources Ltd. 15-16 de mayo de 2017. Archivado desde el original (PDF) el 2017-09-18 . Consultado el 2020-12-06 .
  4. ^ Philips, NR; Carl, M.; Cunningham, NJ (2020). "Nuevas oportunidades en aleaciones refractarias". Transacciones metalúrgicas y de materiales . 51 : 3299–3310. doi :10.1007/s11661-020-05803-3.
  5. ^ Mireles, Omar; Gao, Youping; Philips, Noah. Fabricación aditiva de aleación refractaria C103 para aplicaciones de propulsión (PDF) (Informe). NASA . Consultado el 20 de agosto de 2024 .
  6. ^ "Descripción general del polvo esférico C103: composición, propiedades, aplicaciones". Stanford Advanced Materials . Consultado el 20 de agosto de 2024 .