Selección de aleaciones de Ti convencionales de alta temperatura para aeroengines impulsada por la ciencia de decisiones
Autores: Canumalla, Ramachandra; Jayaraman, Tanjore V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Selección de aleaciones de Ti convencionales de alta temperatura para aeroengines impulsada por la ciencia de decisiones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Titanio
Aleaciones
Aplicaciones a alta temperatura
Motores aéreos
Análisis de componentes principales
Características metalúrgicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los aleaciones de Ti cercanas se encuentran en motores aéreos avanzados para aplicaciones de hasta 600 grados C, principalmente como componentes de compresores debido a su superior combinación de propiedades mecánicas a temperatura ambiente y elevada, así como resistencia a la oxidación. Evaluamos, clasificamos y seleccionamos aleaciones de Ti cercanas en la literatura actual para aplicaciones a alta temperatura en motores aéreos impulsados por la ciencia de decisiones, integrando la toma de decisiones de múltiples atributos (MADM) y el análisis de componentes principales (PCA). Una combinación de 12 métodos MADM clasificó una lista de 105 variantes de aleaciones basadas en las condiciones de procesamiento termomecánico (TMP) de 19 aleaciones de Ti cercanas distintas. El PCA consolidó las clasificaciones de varios MADM e identificó las aleaciones mejor clasificadas para las aplicaciones previstas como: Ti-6.7Al-1.9Sn-3.9Zr-4.6Mo-0.96W-0.23Si, Ti-4.8Al-2.2Sn-4.1Zr-2Mo-1.1Ge, Ti-6.6Al-1.75Sn-4.12Zr-1.91Mo-0.32W-0.1Si, Ti-4.9Al-2.3Sn-4.1Zr-2Mo-0.1Si-0.8Ge, Ti-4.8Al-2.3Sn-4.2Zr-2Mo, Ti-6.5Al-3Sn-4Hf-0.2Nb-0.4Mo-0.4Si-0.1B, Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Mo-0.35Si-0.7Nb-0.06C, y Ti-6Al-3.5Sn-4.5Zr-2.0Ta-0.7Nb-0.5Mo-0.4Si. Las aleaciones tienen las siguientes características metalúrgicas: matriz bimodal, equivalente de aluminio preferiblemente ~8, y precipitados nanocristalinos de TiAl, germanidos o siliciuros. Los análisis, impulsados por la ciencia de decisiones, tienen sentido metalúrgico y proporcionan pautas para desarrollar aleaciones comerciales de Ti cercanas de próxima generación. La investigación no solo sugiere un posible reemplazo o sustituto para las aleaciones existentes, sino que también proporciona direcciones para la mejora y desarrollo de aleaciones de titanio sobre las actuales para eliminar algunas de las aleaciones más pesadas y así ayudar a reducir el peso del motor para obtener ventaja.
Descripción
Los aleaciones de Ti cercanas se encuentran en motores aéreos avanzados para aplicaciones de hasta 600 grados C, principalmente como componentes de compresores debido a su superior combinación de propiedades mecánicas a temperatura ambiente y elevada, así como resistencia a la oxidación. Evaluamos, clasificamos y seleccionamos aleaciones de Ti cercanas en la literatura actual para aplicaciones a alta temperatura en motores aéreos impulsados por la ciencia de decisiones, integrando la toma de decisiones de múltiples atributos (MADM) y el análisis de componentes principales (PCA). Una combinación de 12 métodos MADM clasificó una lista de 105 variantes de aleaciones basadas en las condiciones de procesamiento termomecánico (TMP) de 19 aleaciones de Ti cercanas distintas. El PCA consolidó las clasificaciones de varios MADM e identificó las aleaciones mejor clasificadas para las aplicaciones previstas como: Ti-6.7Al-1.9Sn-3.9Zr-4.6Mo-0.96W-0.23Si, Ti-4.8Al-2.2Sn-4.1Zr-2Mo-1.1Ge, Ti-6.6Al-1.75Sn-4.12Zr-1.91Mo-0.32W-0.1Si, Ti-4.9Al-2.3Sn-4.1Zr-2Mo-0.1Si-0.8Ge, Ti-4.8Al-2.3Sn-4.2Zr-2Mo, Ti-6.5Al-3Sn-4Hf-0.2Nb-0.4Mo-0.4Si-0.1B, Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Mo-0.35Si-0.7Nb-0.06C, y Ti-6Al-3.5Sn-4.5Zr-2.0Ta-0.7Nb-0.5Mo-0.4Si. Las aleaciones tienen las siguientes características metalúrgicas: matriz bimodal, equivalente de aluminio preferiblemente ~8, y precipitados nanocristalinos de TiAl, germanidos o siliciuros. Los análisis, impulsados por la ciencia de decisiones, tienen sentido metalúrgico y proporcionan pautas para desarrollar aleaciones comerciales de Ti cercanas de próxima generación. La investigación no solo sugiere un posible reemplazo o sustituto para las aleaciones existentes, sino que también proporciona direcciones para la mejora y desarrollo de aleaciones de titanio sobre las actuales para eliminar algunas de las aleaciones más pesadas y así ayudar a reducir el peso del motor para obtener ventaja.