The effects of mass transferin the liquid phase on the rate of aluminium evaporation from the Ti-6Al-7Nb alloy

Efectos de la transferencia de masa en la fase líquida sobre la velocidad de evaporación del aluminio de la aleación Ti-6Al-7Nb

En el presente trabajo se ha analizado la velocidad de evaporación del aluminio de la aleación Ti-6Al-7Nb durante la fundición con el uso del método VIM entre 5 y 1 000 Pa y entre 1 973 y 2 023 K. Se ha observado que la reducción de la presión y el aumento de la temperatura afectan a la eliminación del aluminio de la aleación. Se ha observado que la reducción de la presión y el aumento de la temperatura afectan a la eliminación del aluminio de la aleación. Basándose en los valores determinados de los coeficientes globales de transferencia de masa y de los coeficientes de transferencia de masa en la fase líquida, se ha descubierto que la resistencia relacionada con la transferencia de masa de aluminio en la fase líquida es aproximadamente el 8 % de la resistencia global del proceso.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de titanio pertenecen al grupo de materiales metálicos cuyas aplicaciones aumentan notablemente, debido principalmente a sus pequeñas densidades y altos niveles de resistencia. Una propiedad crítica de estos materiales es también su resistencia a la corrosión. Los productos de aleación de titanio se aplican principalmente en las industrias aeroespacial, naval y automovilística, así como en medicina. También se utilizan con frecuencia en la construcción, básicamente por la mencionada resistencia a la corrosión.

En las tecnologías desarrolladas y utilizadas actualmente para la producción de aleaciones de titanio, se utilizan sobre todo dispositivos de fusión que trabajan a presiones más bajas, es decir, hornos de inducción (tecnología VIM), hornos de arco (tecnología VAR) y hornos de haz de electrones (tecnología EBM). La fundición y colada de este tipo de materiales metálicos puede plantear diversos problemas debido a las grandes diferencias en los puntos de fusión de los componentes de la aleación y a la alta reactividad del componente matriz, el titanio, con los gases o los materiales cerámicos de los crisoles de fusión o del revestimiento del horno [1, 2]. Otro proceso desventajoso que puede producirse durante la fundición de la aleación comentada es la evaporación de sus componentes. Por ejemplo, durante la fusión de la aleación Ti-Al-V se observa una evaporación intensa del aluminio, con pérdidas que alcanzan incluso el 40 % del metal [3-7]. Del mismo modo, durante la fundición de la aleación Ti-Al-Mn se observa una intensa evaporación de manganeso [8, 9].  Hay que tener en cuenta que el sobrecalentamiento de las aleaciones y unos niveles de vacío demasiado altos en el sistema de fundición pueden intensificar considerablemente el desventajoso proceso de evaporación. Para evitarlo, es necesario conocer la cinética del proceso, ya que para distintos rangos de vacío puede cambiar la etapa que controla su velocidad.