Ti-48Al-2Cr-2Nb é uma liga intermetálica avançada com excelentes propriedades para aplicações em altas temperaturas. Este artigo apresenta uma visão geral abrangente do Ti-48Al-2Cr-2Nb, incluindo sua composição, propriedades, aplicações, especificações, preços, manuseio, inspeção, comparações com outras ligas e muito mais.
Composição Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb tem a seguinte composição típica:
| Elemento | Peso % |
|---|---|
| Titânio (Ti) | 48% |
| Alumínio (Al) | 48% |
| Cromo (Cr) | 2% |
| Nióbio (Nb) | 2% |
Essa liga de alumineto de titânio tem partes aproximadamente iguais de titânio e alumínio, com pequenas adições de cromo e nióbio.
O alto teor de alumínio resulta em um material intermetálico leve. O cromo melhora a resistência à oxidação em altas temperaturas. O nióbio fortalece a liga por meio do fortalecimento da solução sólida e gera precipitados finos.
Propriedades do Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb possui uma combinação desejável de propriedades:
| Propriedade | Detalhes |
|---|---|
| Densidade | 3,7 g/cm3, muito baixo em comparação com as superligas de níquel |
| Ponto de fusão | Mais de 1400°C |
| Força | Excelente em temperatura ambiente e alta temperatura |
| Resistência à oxidação | Bom para até 700°C |
| Resistência à corrosão | Resistente a muitos produtos químicos |
| Condutividade térmica | Baixa, cerca de 16 W/m-K |
| Expansão térmica | Razoavelmente baixo |
| Tolerância a danos | Superior a outros intermetálicos |
| Resistência à fluência | Bom |
| Resistência à fadiga | 110 MPa a 10^7 ciclos |
| Resistência à fratura | Cerca de 20 MPa-m^1/2 |
As propriedades do Ti-48Al-2Cr-2Nb o tornam adequado para muitas aplicações estruturais de alta temperatura de até 700°C. A baixa densidade resulta em uma alta resistência específica.
Aplicações de Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb é usado em:
- Componentes de motores de turbina a gás
- Rodas do turbocompressor
- Válvulas automotivas
- Estruturas de fuselagem e aeroespaciais
- Fixadores de alta temperatura
- Componentes para processamento químico
A liga é amplamente utilizada em motores de aeronaves por sua alta relação resistência/peso em temperaturas elevadas. Ela também é usada em componentes de turbocompressores automotivos.
Especificações do Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb é coberto pelas seguintes normas:
| Padrão | Detalhes |
|---|---|
| AMS 4988 | Composição química e propriedades |
| AMS 4989 | Chapas, tiras e placas |
| AMS 4990 | Barra, tarugo, arame |
| AMS 4991 | Forjados |
| AMS 4992 | Fundições |
A liga está disponível em várias formas de produtos, como placas, chapas, barras, tarugos, fios, forjados e fundidos.
Os tamanhos comuns variam de 0,010 a 4,0 polegadas de espessura para chapas/folhas e de 0,25 a 16 polegadas de diâmetro para barras redondas.
Fornecedores de Ti-48Al-2Cr-2Nb
Alguns dos principais fornecedores globais de Ti-48Al-2Cr-2Nb incluem:
| Fornecedor |
|---|
| VSMPO |
| Tecnologias Allegheny |
| Corporação de Metais Especiais |
| Supra Alloys |
| Ligas especiais da Austrália Ocidental |
O Ti-48Al-2Cr-2Nb é uma liga especial com custo mais alto do que os graus de titânio padrão. O preço pode variar de $50/lb a mais de $200/lb, dependendo do tamanho do produto, da forma, da qualidade e do volume do pedido.
Manuseio e armazenamento de Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb deve ser manuseado com cuidado para evitar danos, contaminação ou deformação:
- Use ferramentas limpas e luvas ao manusear
- Evite arranhar ou irritar as superfícies acabadas
- Armazene em um local fresco e seco e mantenha-o fechado em sacos ou caixas
- Proteger contra a exposição a produtos químicos durante o armazenamento
- Deixe as peças esfriarem completamente após o processamento antes de armazená-las
A liga pode ser propensa a rachaduras se for mal manuseada. Deve-se tomar cuidado para evitar quedas, impactos ou tensões de flexão excessivas.
Inspeção e teste de Ti-48Al-2Cr-2Nb
As peças e os materiais Ti-48Al-2Cr-2Nb podem ser testados e inspecionados por:
| Método | Finalidade |
|---|---|
| Inspeção visual | Verifique se há defeitos e imperfeições |
| Teste de líquido penetrante | Detectar rachaduras e poros na superfície |
| Inspeção ultrassônica | Detecção de defeitos internos |
| Teste de correntes parasitas | Detectar falhas superficiais e próximas à superfície |
| Teste de prova | Verificar a resistência e revelar rachaduras |
| Teste de tração | Medir as propriedades de tração |
| Metalografia | Análise de microestrutura e defeitos |
| Medição de densidade | Verifique a composição e a qualidade |
| Teste de dureza | Determinar propriedades mecânicas |
Os métodos não destrutivos e destrutivos são usados para verificar a qualidade das peças de Ti-48Al-2Cr-2Nb antes da liberação para o serviço em alta temperatura.
Ti-48Al-2Cr-2Nb vs. Ti-47Al-2Cr-2Nb
A liga Ti-48Al-2Cr-2Nb difere ligeiramente da liga Ti-47Al-2Cr-2Nb no teor de alumínio:
| Liga metálica | Conteúdo Al | Propriedades e aplicações |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 48 wt% | Maior resistência, usado em turbocompressores e estruturas de aeronaves |
| Ti-47Al-2Cr-2Nb | 47 wt% | Melhor ductilidade, usado em fixadores e motores |
O alumínio 1% mais alto no Ti-48Al-2Cr-2Nb lhe confere resistência marginalmente melhor em altas temperaturas, mas ductilidade em temperatura ambiente ligeiramente menor do que a do Ti-47Al-2Cr-2Nb. De resto, as duas ligas são muito semelhantes.
Ti-48Al-2Cr-2Nb vs. Ti-46Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb pode ser comparado ao Ti-46Al-2Cr-2Nb da seguinte forma:
| Liga metálica | Conteúdo Al | Propriedades e usos |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 48 wt% | Maior resistência para turbinas e estruturas |
| Ti-46Al-2Cr-2Nb | 46 wt% | Melhor ductilidade, usado em chapas e peças forjadas |
O Ti-48Al-2Cr-2Nb tem mais alumínio do que o Ti-46Al-2Cr-2Nb, o que lhe confere maior resistência, mas menor conformabilidade em temperatura ambiente. O Ti-46Al-2Cr-2Nb é mais utilizado em chapas e componentes forjados.
Ti-48Al-2Cr-2Nb vs. Ti-48Al-2Cr
Principais diferenças entre Ti-48Al-2Cr-2Nb e Ti-48Al-2Cr:
| Liga metálica | Conteúdo Nb | Efeito sobre as propriedades |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 2% | Maior força e resistência à fluência |
| Ti-48Al-2Cr | – | Menor resistência, menor endurecimento por precipitação |
A adição de nióbio 2% tem um efeito de reforço significativo na liga Ti-48Al-2Cr-2Nb em comparação com a liga Ti-48Al-2Cr sem nióbio. Isso faz com que ela seja preferida para peças rotativas críticas.
Ti-48Al-2Cr-2Nb vs. Ti-47Al-2Mn-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb e o Ti-47Al-2Mn-2Nb têm essas diferenças:
| Liga metálica | Principais elementos de liga | Propriedades e aplicações |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | Cromo | Capacidade para temperaturas mais altas |
| Ti-47Al-2Mn-2Nb | Manganês | Maior ductilidade em temperatura ambiente |
O cromo no Ti-48Al-2Cr-2Nb melhora sua resistência à oxidação em temperaturas mais altas, enquanto o manganês no Ti-47Al-2Mn-2Nb aumenta a conformabilidade em temperatura ambiente.
Vantagens do Ti-48Al-2Cr-2Nb
Os principais benefícios do Ti-48Al-2Cr-2Nb incluem:
- Excelente relação entre resistência e peso
- Boa resistência a altas temperaturas
- Resistência adequada à oxidação até 700°C
- Menor densidade do que as superligas de níquel
- Pode ser fundido, forjado ou usinado
- Melhor tolerância a danos do que outros intermetálicos
Sua combinação de baixa densidade, boa resistência e ductilidade razoável faz com que seja uma liga ideal para motores de aeronaves e outras aplicações de alto desempenho.
Limitações do Ti-48Al-2Cr-2Nb
Algumas limitações do Ti-48Al-2Cr-2Nb incluem:
- Menor ductilidade em temperatura ambiente do que as ligas de titânio
- Comportamento frágil em temperaturas mais baixas
- Custo mais alto do que as ligas de titânio padrão
- Difícil de moldar e usinar em algumas formas de produtos
- Suscetível a rachaduras se manuseado incorretamente
- Não é adequado para uso acima de 700°C
A ductilidade e a resistência à fratura inerentemente menores da liga podem restringir seu uso em alguns projetos e exigem um processamento cuidadoso.
Processamento de Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb pode ser processado e fabricado por:
- Fundição por revestimento
- Forjamento - matriz fechada ou isotérmica
- Laminação a quente
- Tratamento térmico - solução e envelhecimento
- Usinagem - torneamento, fresagem, perfuração
A liga requer trabalho a quente e tratamento térmico para obter a microestrutura e as propriedades ideais. A fundição e o forjamento são métodos de produção comuns.
Usinagem de Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb tem boa usinabilidade para um material intermetálico:
- É possível realizar operações de torneamento, perfuração e fresamento
- Use configurações rígidas e ferramentas afiadas com alta inclinação positiva
- São necessárias velocidades de corte e avanços moderados
- Use refrigerante de inundação ou jato de refrigerante de alta pressão
- O material recozido corta mais facilmente do que o material envelhecido
- Ferramentas de metal duro recomendadas em vez de aço rápido
A natureza dura e abrasiva da liga significa que são necessárias velocidades e avanços mais baixos e resfriamento adequado em comparação com as ligas de titânio padrão. O recozimento pode amolecer o material e melhorar a usinabilidade.
Soldagem Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb tem soldabilidade limitada:
- Pode ser soldado pelos métodos de arco de tungstênio a gás (GTAW) ou arco de plasma
- A sensibilidade à quebra exige controles muito rigorosos
- Necessário recozimento pré-soldagem ou alívio de tensão
- Combinar composições de metais de base e de enchimento
- Tratamento térmico pós-soldagem geralmente necessário
- A soldagem por resistência e por feixe de elétrons também pode funcionar
A zona afetada pelo calor é propensa a rachaduras na solda, portanto, o projeto da junta, os parâmetros de soldagem e o tratamento pós-solda devem ser projetados para evitar isso.
Custo de Ti-48Al-2Cr-2Nb
O Ti-48Al-2Cr-2Nb é mais caro do que as ligas de titânio convencionais:
- Os preços variam de $50/lb a mais de $200/lb
- O alto custo limita o uso a aplicativos de desempenho crítico
- Pedidos em grandes quantidades podem reduzir o custo por libra
- O custo também depende do tamanho, da forma e dos requisitos de qualidade do produto
- Os tipos de fundição por cera perdida geralmente custam mais do que os produtos forjados
A composição especializada, o processamento, o baixo rendimento e os usos finais no setor aeroespacial contribuem para o preço mais alto do Ti-48Al-2Cr-2Nb em comparação com os graus de titânio padrão.
Ti-48Al-2Cr-2Nb - Perguntas frequentes
Veja abaixo as respostas para algumas perguntas comuns sobre o Ti-48Al-2Cr-2Nb:
P: O que é a liga Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: Ti-48Al-2Cr-2Nb é uma liga intermetálica leve e avançada composta por aproximadamente 48% de titânio, 48% de alumínio, 2% de cromo e 2% de nióbio. Ela possui alta resistência a temperaturas elevadas de até 700°C e baixa densidade.
P: Quais são as aplicações típicas do Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: O Ti-48Al-2Cr-2Nb é usado em componentes de motores de aeronaves, como lâminas de compressores, rodas de turbocompressores, fuselagens, fixadores, válvulas e outras estruturas de alta temperatura em que a relação resistência/peso é fundamental.
P: Quais são as principais propriedades do Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: As principais propriedades incluem baixa densidade, boa resistência a temperaturas elevadas, resistência adequada à oxidação, ductilidade razoável à temperatura ambiente e resistência à fratura para um intermetálico. Possui resistências específicas muito superiores às ligas de titânio e níquel.
P: Como o Ti-48Al-2Cr-2Nb se compara ao Ti-6Al-4V?
R: A liga Ti-48Al-2Cr-2Nb tem densidade mais baixa, temperatura de uso mais alta, mas ductilidade e resistência à fratura em temperatura ambiente mais baixas do que a onipresente liga de titânio Ti-6Al-4V. O Ti-6Al-4V continua sendo mais resistente e mais moldável.
P: O Ti-48Al-2Cr-2Nb é soldável?
R: O Ti-48Al-2Cr-2Nb tem soldabilidade limitada devido à sua suscetibilidade à trinca por solidificação. São necessárias precauções especiais para o projeto da junta, o pré-aquecimento, os parâmetros de soldagem e o tratamento térmico pós-soldagem.
P: Que tratamento térmico é usado para Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: Um tratamento térmico típico é o tratamento por solução acima do transus gama seguido de envelhecimento a 800-850°C para obter resistência e ductilidade ideais por meio do endurecimento por precipitação.
P: Qual é o custo do Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: O Ti-48Al-2Cr-2Nb é significativamente mais caro do que as ligas de titânio padrão, com preços que variam de $50/lb a mais de $200/lb, dependendo da quantidade, da qualidade e do tamanho/forma do produto.
P: Quais são algumas alternativas ao Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: Outros aluminetos de titânio gama, como Ti-45Al-2Mn-2Nb, Ti-47Al-2Cr-2Nb ou Ti-46Al-2Cr-2Nb, oferecem combinações variadas de propriedades de temperatura ambiente e alta temperatura. As superligas de níquel também funcionam em temperaturas mais altas.
P: Que precauções são necessárias ao usinar Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: O Ti-48Al-2Cr-2Nb requer configurações rígidas, ferramentas afiadas, velocidades e avanços moderados, resfriamento abundante e, de preferência, é recozido primeiro para melhorar a usinabilidade. É necessária uma engenharia de processo cuidadosa para evitar o desgaste da ferramenta e danos à liga.
P: Você pode resumir os principais pontos sobre o Ti-48Al-2Cr-2Nb?
R: Ti-48Al-2Cr-2Nb é uma liga leve de alumineto de titânio de alta temperatura com boa resistência até 700°C, baixa densidade, resistência à oxidação e melhor ductilidade do que outros intermetálicos. Ela é adequada para motores de aeronaves, mas custa muito mais do que as ligas de titânio padrão. O processamento e o manuseio adequados são essenciais para evitar rachaduras.