Definição e características de processamento de materiais de ligas de alta temperatura

As ligas de titânio de alta temperatura têm sido amplamente utilizadas em motores aeroespaciais devido à sua excelente resistência térmica e alta resistência específica. Materiais de ligas de alta temperatura semelhantes serão materiais predominantes por um longo tempo no futuro. Na ciência e tecnologia em rápida mudança de hoje, a pesquisa e o desenvolvimento futuro de materiais de ligas de alta temperatura têm alta importância prática e estratégica. Veículos aeroespaciais futuros e seus sistemas de propulsão exigem o desenvolvimento de materiais de ligas de alta temperatura com maior resistência, temperatura de operação e módulo de elasticidade, menor densidade e preço mais baixo do que as ligas Ti64 e T16242 existentes. Portanto, os materiais de ligas de alta temperatura são o desenvolvimento principal dos materiais de aviação.

Definição de ligas de alta temperatura

Ligas de alta temperatura referem-se a materiais metálicos à base de ferro, níquel e cobalto que podem se adaptar ao uso a curto ou longo prazo em diferentes ambientes sob altas temperaturas acima de 600°C e certas tensões. Também possuem maior resistência à temperatura elevada, plasticidade, boa resistência à oxidação e corrosão a quente, bom desempenho em fadiga térmica, tenacidade à fratura e outras propriedades abrangentes. As ligas de alta temperatura têm uma estrutura única de austenita e apresentam boa estabilidade estrutural e confiabilidade de serviço em várias temperaturas. Com base nas características de desempenho acima e no alto grau de liga das ligas de alta temperatura, são chamadas de superligas na Grã-Bretanha e nos Estados Unidos.

Características do processamento de ligas de alta temperatura

Para ligas de alta temperatura, como ligas de níquel, ligas de titânio e ligas de cobalto, a resistência a altas temperaturas aumenta diretamente a dificuldade de processamento. Sob a ação combinada de força de corte pesada e alta temperatura gerada durante a usinagem, a ferramenta pode se fragmentar ou deformar, causando a quebra da ferramenta. Além disso, a maioria dessas ligas desenvolve rapidamente endurecimento por trabalho. A superfície endurecida produzida durante a usinagem da peça de trabalho fará com que a aresta de corte da ferramenta se desgaste na profundidade de corte e cause tensões indesejáveis na peça de trabalho, destruindo a precisão geométrica das peças usinadas. O processamento de ligas de titânio também enfrenta esses problemas. Embora a força de corte necessária para usinar ligas de titânio seja apenas um pouco maior do que a do aço, as propriedades especiais das ligas de titânio tornam o processamento muito mais difícil do que o aço da mesma dureza.

Os principais pontos são os seguintes:

1) As ligas de titânio, como outras ligas de alta temperatura, também são propensas ao encruamento;

2) A condutividade térmica das ligas à base de titânio é muito baixa, fazendo com que quase todo o calor gerado durante o processamento se concentre na aresta de corte;

3) O módulo de elasticidade da liga de titânio é muito pequeno, especialmente sob forças de corte pesadas, tornando a peça de trabalho suscetível à deflexão e vibração da ferramenta;

4) O mais sério é que as propriedades químicas da liga de titânio são mais ativas do que as de outras ligas de alta temperatura, o que faz com que a peça de trabalho de liga de titânio reaja quimicamente com a ferramenta durante o processamento, resultando em cavidades de contração na peça de trabalho.

Por causa das razões acima, o processamento de ligas resistentes a altas temperaturas requer tecnologia de processamento especial.