Isothermal oxidation behavior of powder metallurgy beta gamma TiAl–2Nb–2Mo alloy

Desarrollo y caracterización de recubrimientos TiAl mediante procesado láser coaxial sobre Ti6Al4V.

“…A continuación se presenta un resumen en tres tablas sucesivas de los principales ensayos de oxidación isotérmica, termo-gravimétricos y cíclicos donde se han evaluado aluminuros de titanio base γ-TiAl sometidos a temperaturas entre 700 y 1000 ºC. Con respecto al estudio del comportamiento frente a la oxidación de las aleaciones de estudio, se conoce hasta ahora como afecta a la ganancia de peso del Ti6Al4V la temperatura del ensayo, teniéndose para 800 ºC y 6 h una ganancia de 3 mg/cm 2 , para los aluminuros de titanio también se observa la misma influencia y aparece reportado para ensayos de oxidación isotérmica a 800 ºC por 150 h una ganancia de peso de 1 mg/cm 2 específicamente para Ti48Al2Cr2Nb (%at) [Kim et al 2011], lo que significa que los aluminuros obtenidos por fundición presentan una mejor resistencia a la oxidación que el Ti6Al4V, por otro lado, se encuentran completamente caracterizadas las capas de óxidos que se forman tanto en el Ti6Al4V como en los aluminuros de titanio, para temperaturas entre 700 y 1000 ºC, para tiempo de hasta 170 horas para ensayos isotérmicos, lo cual servirá en la presente investigación para corroborar lo que se espera observar.…”

“…Las ecuaciones de ajuste para los recubrimientos en los dos tramos y su factor de ajuste, se recopilan en la tabla 6.4, donde puede verse que presentan una cinética de oxidación mucho menor a la encontrada para el sustrato Ti6Al4V, visto a través del coeficiente y exponente de su ecuación de ganancia de peso. La ganancia de peso observada para los recubrimientos laser obtenidos, indica que existe difusión del titanio y del aluminio en un proceso considerado de cinética de crecimiento potencial en los estadios iniciales del proceso de oxidación, con valores de ganancia de peso normalizada que duplican los obtenidos a 800ºC para la aleación Ti48Al2Cr2Nb obtenida por fundición [Haanappel et al 1999, Kim et al 2011. Para que se pueda considerar que existe la formación de una capa de óxidos estable deberíamos tener en la curva una región plana en el tiempo, pero esto no es observado en el tramo lineal del comportamiento de la ganancia de peso (Figura 6.12), por lo menos hasta las 150 horas de duración del ensayo realizado.…”

“…Como pudo observarse en la figura 5.55, la morfología de los óxidos en la superficie del sustrato, es globular de muy pequeño tamaño agrupados en aglomerados, no llegando a crecer en forma de pilares a los tiempos de ensayo y formando una capa muy porosa. Se observan óxidos con dos tonalidades de gris, sin poder identificarse claramente en la superficie a través de MEB, pero se conoce que corresponden a rutilo y alúmina [Kim et al 2011].…”

“…A partir de allí se observa una mezcla de los dos tipos de óxidos presentes y esto es lo que se verifica en los difractogramas. En dichas figuras se observa que los óxidos aparecen inicialmente en forma de aglomerados y crecen transcurrido el tiempo hasta 25 horas y luego presentan un crecimiento tipo pilar con un tamaño de cristal relativamente constante al aumentar el tiempo de permanencia a 800ºC, para todos los casos se observa que la capa superficial de óxido es porosa, debido al crecimiento lateral de los óxidos que se van encontrando al crecer, lo cual corresponde con lo reportado con varios autores y es el comportamiento esperado para la capa de TiO 2 , que es la capa externa obtenida en este proceso de oxidación isotérmica , Haanappel et al 2002, Kim et al 2011, Schmitz-Niederau et al 1999, Varlese et al 2013. Es muy importante resaltar que los óxidos crecen rápidamente hasta las 25 horas, correspondiendo al comportamiento de ganancia de peso potencial y luego sigue aumentando la capa de manera lineal pero sin producirse crecimiento aparente de los cristales de óxidos superficiales.…”

“…Una capa frágil de nitruros en la zona subsuperficial del metal es perjudicial si la pieza es sujeta a esfuerzos mecánicos, debido a que se facilita la iniciación de grietas. La nitruración de un frente de grieta puede aumentar su crecimiento, de acuerdo a las observaciones de Becker y Kim[Becker et al 1992, Kim et al 2011. En nuestro caso la presencia de grietas en las capas de óxidos de los recubrimientos, vistas en las capas formadas en algunos de los recubrimientos se explica a través de esta teoría (Figuras 6.17 a 6.20).El comportamiento frente a la oxidación de aluminuros de titanio base γ-TiAl no solo depende de la composición química del material, sino también de su microestructura.…”