EFECTO DE LOS ELEMENTOS ALEANTES EN LAS SUPERALEACIONES BASE NQUEL

Acciones que se buscan al aadir elementos aleantes, con objeto de optimizar el comportamiento a fluencia

Endurecer la matriz por solucin slida Formar gran cantidad de precipitados Endurecer por solucin slida estos precipitados. Controlar la distorsin en la entrecara / Bajar la energa del defecto de apilamiento Subir la energa del lmite de antifase. Entorpecer la difusin Subir la temperatura de solvus de Subir la temperatura de slidus de la aleacin Subir el mdulo elstico Mejorar el comportamiento a oxidacin Mejorar el comportamiento a corrosin

Valores de radios atmicos, en nm.

Ni 0.125 Fe 0.124 Co 0.125 Cr 0.125 W 0.137 Al 0.143 Ti 0.144 Ta 0.143

Cobalto

Endurece poco por solucin slida, porque su tamao es similar al Ni. Disminuye la energa del defecto de apilamiento, lo que hace ms difcil

superar los obstculos Eleva el slidus de la aleacin Aumenta la cantidad de precipitada, frena su coalescencia y sube el

solvus.

Cromo

Mejora la resistencia a corrosin en caliente, por formacin de una capa de xidos de cromo.

Forma carburos M23C6 y M6C Favorece la formacin de fases tcp. Endurece modestamente por solucin slida Favorece el agrietamiento en caliente durante la solidificacin.

Aluminio

Mejora la resistencia a la oxidacin en caliente, por formacin de una capa de almina.

Forma, junto con el nquel, el precipitado , principal endurecedor de estas aleaciones.

Endurece poco por solucin slida, porque, dado que su tamao es bastante mayor que el del nquel, la mayora precipita

Influye mucho en la soldabilidad de la aleacin, porque las superaleaciones son menos soldables (por problemas de agrietamiento) cuanta mayor cantidad de se forme.

Titanio

Se disuelve poco en solucin slida, por su mayor tamao. Eleva la energa del lmite de antifase. Aumenta la precipitacin de , sustituyendo en sta a tomos de Al. Eleva el solvus de . Forma carburos MC. Favorece el agrietamiento en caliente durante la solidificacin.

Molibdeno

Su principal contribucin es en el endurecimiento por solucin slida. Favorece la formacin de fases tcp. Aumenta indirectamente la cantidad de precipitada, al hacer disminuir

la solubilidad del aluminio en la matriz. Modesto formador de carburos Frena la difusin a temperatura elevada. Aumenta la densidad.

Wolframio

Fuerte endurecedor por solucin slida. Entorpece mucho la difusin. Eleva la temperatura de slidus. Aumenta la energa del lmite de antifase Moderado formador de carburos Aumenta la densidad. Favorece la formacin de fases tcp.

Niobio

Endurece por solucin slida Interviene en la formacin de , aumentando la cantidad de precipitado,

sustituyendo a tomos de Al. Forma el precipitado Fuerte formador de carburos MC

Tntalo

Es un fuerte endurecedor por solucin slida. Aumenta la cantidad de precipitada, sustituyendo a tomos de

aluminio, endurecindola adems por solucin slida. Eleva la temperatura de slidus Es un fuerte formador de carburos MC Mejora el comportamiento a oxidacin y corrosin en caliente. Durante la solidificacin, se segrega en las zonas interdendrticas, lo que

mejora la agrietabilidad en caliente y disminuye la formacin de freckles. Aumenta la densidad.

Renio

Endurece mucho por solucin slida Sube la temperatura de fusin Frena la coalescencia de , porque se difunde muy mal, y debe hacerlo

para que crezca , ya que no se disuelve en ella. Favorece la formacin de tcp. Aumenta la densidad

Rutenio

Modera la microsegregacin de elementos refractarios durante la solidificacin.

Al haber menos segregacin, es menos probable la formacin de fases tcp o de freckles en monocristales.

Permite aumentar la cantidad de elementos refractarios.

Carbono

Su principal efecto en las propiedades mecnicas proviene del endurecimiento por formacin de carburos.

Originalmente, se combina con Ti, Nb, Ta, Hf para formar MC. Posteriormente, durante los tratamientos trmicos y el funcionamiento en

servicio, estos carburos se descomponen dando lugar a los secundarios M23C6 y M6C, que se forman preferentemente en los bordes de grano.

Baja la temperatura de slidus.

Boro

Baja el slidus de la aleacin, favoreciendo la fusin incipiente en las zonas ricas en este elemento.

Tiene un importante efecto de afino de grano.

Reduce la tendencia a la aglomeracin de carburos M23C6, lo que mejora la ductilidad y el comportamiento a fluencia.

Puede disminuir la solubilidad del carbono en los bordes de grano, aumentando la cantidad de carburos que all se forman, a la vez que impide la formacin de una capa continua de ellos.

Circonio

Tiende a segregarse en las zonas interdendrticas y bordes de grano. En los bordes de grano, entorpece la aglomeracin de carburos M23C6,

reduciendo el riesgo de formacin de microgrietas intergranulares. Baja la temperatura de slidus.

Hafnio

Tiende a segregarse en zonas interdendrticas y los bordes de grano. En los bordes de grano favorece la formacin de gran cantidad de ,

reforzndolos, lo que mejora la ductilidad y el comportamiento a fluencia. Es un fuerte formador de carburos MC. Mejora la resistencia a la corrosin por sulfidacin Mejora la resistencia a la oxidacin en caliente, aumentando la

adherencia de las capas protectoras. Disminuye mucho la temperatura de slidus, lo que implica utilizar

temperaturas de tratamiento inferiores.

Itrio

Su papel fundamental es mejorar la resistencia a la oxidacin, favoreciendo la adherencia de la capa de almina

Accin Aleantes

Endurecen por solucin slida Co, Cr, Mo, W, Nb, Ta, Re, Al, Ti

Forman precipitados Al, Ti, Ta, Nb Forman carburos Cr, Mo, W, Ta, Nb, Ti, Hf

Refuerzan los bordes de grano C, B, Zr, Hf

Mejoran la resistencia a corrosin Cr, Hf

Mejoran la resistencia a oxidacin Al, Cr, Hf, Y

Disminuyen la difusin Mo, W, Re,

Pueden formar fases tcp Cr, Mo, W, Re