Por qué la aviación depende del titanio
El diseño de aviones valora el bajo peso, la alta resistencia y la resistencia a la fatiga, y el titanio ofrece los tres con un excelente rendimiento contra la corrosión. Las piezas de titanio reemplazan al acero en aproximadamente el 60 por ciento del peso en el mismo trabajo, y el material tolera el rango de temperatura del servicio del fuselaje y del motor. El resultado es que el titanio representa una parte importante del peso estructural de los aviones modernos.
Ti-6Al-4V y Ti-6Al-4V ELI
El grado 5, Ti-6Al-4V, es la columna vertebral del titanio de aviación y se utiliza para accesorios de estructuras de aviones, piezas de motores, sujetadores y componentes de trenes de aterrizaje. Combina una resistencia a la tracción mínima de 895 MPa con un buen rendimiento ante la fatiga y rutas de procesamiento establecidas. El grado 23, la versión intersticial extrabaja, se especifica donde la tenacidad a la fractura y la tolerancia al daño son críticas.
Aleaciones para motores de alta-temperatura
Los componentes del motor que funcionan por encima del rango útil de Ti-6Al-4V utilizan aleaciones resistentes a la fluencia, como Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, que sirve para piezas de compresores hasta aproximadamente 540 grados Celsius. Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo agrega resistencia para la misma banda de temperatura. Estas aleaciones conservan su estructura y propiedades durante miles de ciclos del motor.
Grados criogénicos y especiales
El grado 6, Ti-5Al-2,5Sn, mantiene su dureza a temperatura criogénica y se utiliza para componentes de sistemas de combustible en servicio de hidrógeno líquido y oxígeno líquido. La estructura alfa de la aleación evita la fragilización que afecta a otros materiales a muy baja temperatura. Su soldabilidad lo hace práctico para la fabricación de tanques y líneas.
Aleaciones Beta para Forjas y Chapas
Las piezas forjadas de alta-resistencia utilizan aleaciones ricas en beta-como Ti-10V-2Fe-3Al, que desarrolla una resistencia superior a 1200 MPa mediante tratamiento con solución y envejecimiento. Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn se procesa como láminas y tiras para estructuras formadas y sujetadores. Estas aleaciones reducen el número de piezas al permitir secciones más delgadas y resistentes.
Estándares y especificaciones
El titanio aeroespacial se solicita según las especificaciones de AMS, incluido AMS 4928 para barras y piezas forjadas de Ti-6Al-4V y AMS 4911 para láminas y placas de Ti-6Al-4V, con documentos AMS de respaldo para las aleaciones especializadas. Cada calor es rastreable y las pruebas cubren la composición, las propiedades de tracción, la microestructura y la calidad ultrasónica. El sistema de especificaciones garantiza un comportamiento consistente en piezas críticas para el vuelo.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué aleación de titanio domina la aviación?
R: Ti-6Al-4V, Grado 5, es la columna vertebral de las piezas de titanio de la estructura del avión y del motor.
P: ¿Por qué se utiliza titanio en los aviones?
R: Ofrece alta resistencia y resistencia a la fatiga con aproximadamente el 60 por ciento del peso del acero con un excelente rendimiento contra la corrosión.
P: ¿Qué aleación sirve para las secciones calientes del motor?
R: Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo y Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo sirven piezas de compresores a temperaturas cercanas a los 540 grados Celsius.
P: ¿Para qué se utiliza el grado ELI?
R: El grado 23, Ti-6Al-4V ELI, se utiliza cuando la tenacidad a la fractura y la tolerancia al daño son fundamentales.
P: ¿Qué titanio se utiliza a temperatura criogénica?
R: El grado 6, Ti-5Al-2,5Sn, mantiene su dureza en servicio de hidrógeno líquido y oxígeno líquido.
P: ¿Qué especificaciones rigen el titanio para aviación?
A>Las especificaciones de AMS, como AMS 4928 y AMS 4911, controlan la composición, las propiedades y las pruebas del titanio aeroespacial.
