El aluminuro de titanio (fórmula química TiAl ), comúnmente titanio gamma , es un compuesto químico intermetálico . Es liviano y resistente a la oxidación [1] y al calor, pero tiene baja ductilidad . La densidad de γ-TiAl es de aproximadamente 4,0 g/cm 3 . Se utiliza en varias aplicaciones, incluidas aeronaves, motores a reacción, equipos deportivos y automóviles. [ cita necesaria ] El desarrollo de aleaciones basadas en TiAl comenzó alrededor de 1970. Las aleaciones se han utilizado en estas aplicaciones solo desde aproximadamente 2000.
El aluminuro de titanio tiene tres compuestos intermetálicos principales: aluminuro de titanio gamma ( gamma TiAl , γ-TiAl ), alfa 2-Ti 3 Al y TiAl 3 . Entre los tres, gamma TiAl ha recibido el mayor interés y aplicaciones.
Gamma TiAl tiene excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la oxidación y corrosión a temperaturas elevadas (más de 600 °C), lo que lo convierte en un posible reemplazo de los componentes tradicionales de superaleación a base de Ni en motores de turbinas de aviones.
Las aleaciones basadas en TiAl tienen potencial para aumentar la relación empuje-peso en los motores de aviones. Este es especialmente el caso de los álabes de la turbina de baja presión del motor y de los álabes del compresor de alta presión. Tradicionalmente se fabrican con superaleaciones a base de Ni, que son casi el doble de densas que las aleaciones a base de TiAl. Algunas aleaciones de aluminuro de titanio gamma conservan fuerza y resistencia a la oxidación hasta 1000 °C, que es 400 °C más alta que el límite de temperatura de funcionamiento de las aleaciones de titanio convencionales. [ no es lo suficientemente específico como para verificarlo ] [3]
General Electric utiliza gamma TiAl para las palas de la turbina de baja presión de su motor GEnx , que impulsa los aviones Boeing 787 y Boeing 747-8 . Este fue el primer uso a gran escala de este material en un motor a reacción comercial [4] cuando entró en servicio en 2011. [5] Las palas TiAl LPT son fundidas por Precision Castparts Corp. y Avio spa Machining of the Stage 6, y Las hojas LPT de etapa 7 son realizadas por Moeller Manufacturing. [6] [ cita necesaria ] Se está explorando una vía alternativa para la producción de palas gamma TiAl para los motores GEnx y GE9x mediante fabricación aditiva . [7]
En 2019 se fabricó una nueva versión ligera de 55 g del reloj de pulsera Omega Seamaster , utilizando aluminuro de titanio gamma para la caja, la caja trasera y la corona, y una esfera y mecanismo de titanio Ti 6/4 (grado 5). El precio de venta al público de este reloj, 37.240 libras esterlinas, era nueve veces mayor que el del Seamaster básico y comparable a la versión de gama alta con caja de platino y complicación de fases lunares . [8]
TiAl 3 tiene la densidad más baja de 3,4 g/cm 3 , la microdureza más alta de 465–670 kg/mm 2 y la mejor resistencia a la oxidación incluso a 1 000 °C. Sin embargo, las aplicaciones del TiAl 3 en los campos de la ingeniería y aeroespacial están limitadas por su escasa ductilidad. Además, la pérdida de ductilidad a temperatura ambiente suele ir acompañada de un cambio en el modo de fractura de transgranular dúctil a intergranular frágil o a escisión frágil. A pesar de que se han desarrollado muchas estrategias de endurecimiento para mejorar su tenacidad, la calidad del mecanizado sigue siendo un problema difícil de abordar. La tecnología de fabricación de forma casi neta se considera una de las mejores opciones para preparar dichos materiales. {fecha=julio de 2022} [ cita necesaria ]