Aviación Digital, Sp.- La aviación busca motores más eficientes elevando las temperaturas de trabajo a 1.050-1.150 °C. Las superaleaciones de níquel, pilares de la industria, no pueden superar esta barrera sin degradarse. Los materiales refractarios como cromo (Cr) y molibdeno (Mo), ofrecían potencial, pero fallaban por oxidación catastrófica y falta de ductilidad.
La aleación Cr-36.1Mo-3Si rompe esta dicotomía, manteniendo integridad estructural en condiciones extremas.
Composición y microestructura
Sintetizada por fusión por arco, la aleación presenta estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc) monofásica, sin siliciuros frágiles. El silicio (3 at.%) se disuelve en solución sólida.
Se estudiaron dos condiciones:
- As-Cast (AC): Microestructura dendrítica con segregación química.
- Homogeneizada (H): Tratamiento a 1.600 °C por 48 horas, granos >500 µm y composición uniforme.
Tabla 1: Composiciones estudiadas
| Aleación | Composición (at.%) |
|---|---|
| Con silicio | Cr-36.1Mo-3Si |
| Referencia (sin Si) | Cr-37.2Mo |
Rendimiento superior en oxidación y mecánica
Ensayos cíclicos simularon ciclos térmicos de motores. La aleación con Si forma capas protectoras de Cr₂O₃ y SiO₂, evitando evaporación de MoO₃.
Tabla 2: Oxidación cíclica tras 100 horas
| Aleación | Temperatura | Cambio masa (mg/cm²) | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Cr-37.2Mo | 800 °C | -8.1 | Capa suelta |
| Cr-37.2Mo | 1.100 °C | – | Desintegración |
| Cr-36.1Mo-3Si (AC) | 800 °C | +0.07 | Protectora |
| Cr-36.1Mo-3Si (AC) | 1.100 °C | -3 a -4 | Intacta |
| Cr-36.1Mo-3Si (H) | 1.100 °C | +1.1 | Mejora notable |
En compresión, alcanza 9-15% deformación plástica a temperatura ambiente y mantiene ~760 MPa a 900 °C.
Mecanismos físicos clave
El Si reduce presión de oxígeno en la interfaz, favoreciendo Cr₂O₃ protectora y barrera rica en Mo contra nitruración. En deformación, combina deslizamiento de dislocaciones y maclado {112}⟨111⟩, incluso a 900 °C, para alto endurecimiento.
Conclusiones e implicaciones
Esta aleación valida un nuevo paradigma: soluciones sólidas monofásicas con adiciones menores de Si. Fabricable por métodos convencionales, podría reemplazar superaleaciones de níquel en turbinas, reduciendo emisiones y consumo. Optimizaciones futuras equilibrarán la ductilidad y resistencia mediante tratamientos termomecánicos.
