Estudio y comparativa de la influencia del tipo de refuerzo en materiales compuestos de base titanio fabricados por técnicas de compactación caliente inductiva

Abstract

La constante necesidad de mejora en el sector aeronáutico y aeroespacial introdujo el uso de materiales compuestos de matriz metálica, para lograr propiedades excelentes con reducción de peso. Dadas las buenas características del titanio, éste fue considerado excelente candidato para constituirse como matriz de materiales compuestos de matriz metálica (TMCs); destacando la pulvimetalurgia como principal método de fabricación, dada su versatilidad, menor coste y mayor precisión dimensional. En el presente trabajo se realiza un análisis comparativo de las implicaciones en las propiedades finales del material, según el polvo de titanio empleado como matriz y el tipo de refuerzo. Se estudian probetas fabricadas con matriz de titanio grado 1 o grado 5, con varios tipos de refuerzo cerámico y porcentaje. Los tres refuerzos más importantes en el campo de los TMCs son B4C, TiC y TiB2. Las muestras se fabricaron en la empresa austriaca RHP-Technology GmbH, mediante la técnica de compactación de polvos (Inductive Hot Pressing). Dichas piezas fueron analizadas mediante varias técnicas de microscopía, además de someterlas a diferentes ensayos para determinar las propiedades físicas y mecánicas más importantes. Las conclusiones permitirán optimizar los parámetros de fabricación, para encontrar así nuevos materiales que cumplan los exigentes requisitos del sector aeronáutico.

The constant need for improvement in the aeronautical and aerospace sector introduced the use of metallic matrix composite materials to achieve excellent properties with weight reduction. Given its good properties, titanium was considered an excellent candidate to constitute the matrix of metallic matrix composite materials (TMCs); highlighting powder metallurgy as the main manufacturing method, given its versatility, lower costs and greater dimensional accuracy. In the present work, a comparative analysis of the influence in the final properties of the material is made, according to the titanium powder used as matrix and the type of reinforcement. Specimens were produced with titanium matrix grade 1 or grade 5, with different ceramic reinforcement and percentages. The three most important reinforcements in the field of TMCs are B4C, TiC and TiB2. The samples were manufactured in the Austrian company RHP-Technology GmbH, via Inductive Hot Pressing. The specimens were analyzed by several microscopy techniques, in addition to carrying out different tests to determine the most important physical and mechanical properties. The conclusions will allow optimizing the manufacturing parameters, to find new materials that fulfill the demanding requirements of the aeronautical sector.