Application of feal intermetallic phase matrix based alloys in the turbine components of a turbocharger

Aplicación de aleaciones basadas en matrices de fase intermetálica feal en los componentes de turbina de un turbocompresor

Este trabajo presenta una posible aplicación de las aleaciones de última generación basadas en las fases intermetálicas FeAl como materiales para la fabricación de componentes de turbina a prueba de calor en un turbocompresor de automóvil. El objetivo de la investigación fue determinar la resistencia a la corrosión de la aleación Fe40Al5CrTiB en un medio gaseoso que contiene un 9 % de O₂ + 0,2 % de HCl + 0,08 % de SO₂ + N₂. En primer lugar se determinó la cinética de los procesos de corrosión de la aleación considerada a las temperaturas de 900 °C, 1 000 °C y 1 100 °C, a lo que siguió la validación en condiciones de funcionamiento. Para ello, las pruebas se realizaron sobre una distancia de 20 000 km. La última etapa consistió en el examen de las superficies tras la prueba de conducción. Los resultados obtenidos constituyen la base para futuras investigaciones en este campo.

INTRODUCCIÓN

Los turbocompresores se utilizan ampliamente como dispositivos eficaces para mejorar la eficiencia de los motores de combustión y disminuir sus emisiones de escape [1]. Como uno de los componentes básicos de un motor de combustión, un turbocompresor afecta significativamente a sus parámetros. Consta de una turbina accionada por los gases de combustión y un compresor, ambos montados en un eje. El elemento principal del turbocompresor es la unidad giratoria situada en la carcasa central y soportada por cojinetes [2]. Un aumento de la temperatura de funcionamiento se traduce en una mayor eficiencia que contribuye a reducir el consumo de combustible, mejorar las características del motor y disminuir las emisiones de CO₂. En los motores de encendido por compresión, la temperatura de los gases de escape es de unos 700°C, y en el caso de un motor de gasolina puede alcanzar los 1.000°C [3]. Las condiciones de funcionamiento (alta temperatura de los gases de escape, presión que cambia continuamente y alta velocidad de rotación que alcanza las 200.000 revoluciones por minuto) pueden causar graves daños en el elemento en cuestión [4]. Los gases de escape, que contienen, entre otros, óxidos de nitrógeno, carbono y azufre, también son un elemento importante del entorno operativo de un turbocompresor. Por ello, la selección de los materiales adecuados con los que fabricar las piezas de los turbocompresores es de gran importancia. Deben ser altamente resistentes al calor, la corrosión y el rectificado [5]. A partir de los resultados de la investigación en el campo de la selección de materiales y tecnologías, se llegó a la conclusión de que es posible crear un nuevo grupo de materiales de construcción con propiedades mecánicas específicas y una estructura térmicamente estable que se basaría en compuestos de hierro, níquel y titanio y aluminio [6].