Il titanio è una superlega?
Tipi di leghe ad alta temperatura
In questo articolo imparerai
introdurre
Cosa sono le leghe ad alta temperatura?
Tipi di leghe ad alta temperatura
ultime parole
introdurre
I moderni standard di produzione sono molto esigenti. A ingegneri e progettisti viene costantemente chiesto di soddisfare i requisiti del settore in termini di prestazioni, longevità, sostenibilità e ottimizzazione dei costi. La produzione industriale è in uno stato di costante sviluppo. Nuovi principi di progettazione, metodi di produzione e materiali sono essenziali per l’innovazione.
Alcuni settori possono essere particolarmente esigenti, come l’industria aerospaziale. I prodotti aerospaziali sono soggetti a condizioni estreme durante la loro vita utile. I metodi e i materiali tradizionali non sono sufficienti per soddisfare gli standard del settore: ecco perché gli ingegneri aerospaziali utilizzano materiali come le superleghe.
Cosa sono le leghe ad alta temperatura?
In sostanza, le superleghe sono materiali con prestazioni statistiche estreme. Le proprietà chiave delle superleghe sono elevata durabilità, resistenza meccanica estremamente elevata, termoelasticità e lunga durata. La proprietà più importante delle superleghe è la loro capacità di operare a temperature di fusione elevate. Tutte le proprietà di cui sopra rendono le superleghe vitali per l'industria aerospaziale.
L'idea originale di sviluppare materiali adatti a operare in condizioni estreme è nata dal desiderio di progettare velivoli che potessero portarci più in alto e più velocemente. Lo sviluppo delle superleghe è strettamente legato alla rapida espansione dell’industria aerospaziale dopo la seconda guerra mondiale.
Tipi di leghe ad alta temperatura
Esistono molti tipi di leghe ad alta temperatura utilizzate nell'industria aerospaziale. Una delle varianti più comunemente utilizzate è la superlega a base di titanio. Il titanio puro ha una densità relativamente bassa, un'elevata resistenza e un'elevata resistenza alla corrosione. Inoltre, il titanio è l'unico elemento che brucia con l'azoto. Il titanio è resistente quanto l'acciaio ma pesa quasi la metà. Queste proprietà da sole lo rendono un materiale ideale per l'industria aerospaziale, dove il rapporto peso/resistenza è fondamentale. Il titanio viene miscelato con altri elementi in proporzioni specifiche per esaltarne ulteriormente le già eccellenti proprietà.
Una delle leghe a base di titanio più comunemente utilizzate è la lega Ti-6Al-4V. Oltre al titanio, contiene anche alluminio e vanadio e viene utilizzato principalmente nei telai delle cabine di pilotaggio, nelle scatole alari e nelle strutture di fissaggio degli aerei commerciali. La lega presenta un buon equilibrio di proprietà quali resistenza, duttilità, tenacità alla frattura, resistenza alle alte temperature, proprietà al creep, saldabilità, lavorabilità e lavorabilità a caldo. La lega Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo è una lega resistente al calore sviluppata nella seconda metà degli anni '60. La sua temperatura di resistenza al calore è di circa 450 gradi. Questa lega è comunemente utilizzata nei dischi dei compressori dove 500 gradi è il limite di temperatura superiore. La lega Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo, a volte chiamata lega "Ti17", è una lega sviluppata negli Stati Uniti nel 1970 che ha un'elevata resistenza ed un'eccellente tenacità alla frattura. La sua temperatura di resistenza al calore è di circa 350 gradi. Nei motori degli aerei commerciali, la ventola e l'albero sono realizzati in un unico pezzo per ridurre il peso del motore. La lega Ti-10V-2Fe-3Al ha un'eccellente temprabilità, elevata resistenza e resistenza alla fatica e viene utilizzata principalmente per i carrelli di atterraggio.
Oltre alle leghe a base di titanio, le ferroleghe sono un'altra classe di leghe comunemente utilizzate in una varietà di settori, tra cui quello aerospaziale e militare. Essenzialmente, le ferroleghe sono leghe composte principalmente da ferro. Alcune delle leghe a base di ferro più comunemente utilizzate sono l'acciaio inossidabile, la ghisa e l'acciaio ad alto tenore di carbonio. Le leghe ferrose generalmente presentano un buon equilibrio di proprietà, tra cui resistenza al calore e alla corrosione, durabilità, resistenza e termoelasticità. Sebbene non presentino le proprietà estreme delle superleghe a base di titanio o di altre leghe ad alta temperatura, la loro facilità di sintesi e il rapporto costo-efficacia li rendono inestimabili.
Un'altra importante classe di leghe per l'industria aerospaziale e militare è quella delle leghe di alluminio. Il rapporto peso/resistenza dell’alluminio grezzo è già di per sé impressionante. L'aggiunta di elementi di lega come rame, magnesio, manganese, silicio, stagno, nichel e zinco migliora queste proprietà, rendendo le leghe di alluminio perfette per applicazioni militari e aerospaziali.
