Industria aeronautikoak eta aeroespazialak motor eraginkorrak ez ezik, CO2 emisioak eta erregaiaren kontsumoa gutxitzea du helburu, eta hori hegazkinen motorren pisua gutxituz lor daiteke. “Hegazkin arinagoak egiteko ezinbestekoa da tenperatura altuetan erresistenteak diren material arin berritzaileak garatzea, eta gaur egun erabiltzen direnak ordezkatzea”, adierazi du Leire Usategui Frias UPV/EHUko ikertzaileak. “Titanio-aluminio aleazioek (TiAl izenak ezagunak) indar handia dute eskari horiek guztiak betetzeko”, gehitu du.

Orain arte, nikela oinarri duten superaleazioak nagusitu dira hegazkinetako turbinen besoen ekoizpenean. Izan ere, karga mekaniko eta termiko altuak eusteko gai izan dira, baita zerbitzu-egoeretan ere. Superaleazio horiek, ordea, dentsitate handia dute; TiAl aleazioen dentsitatea, berriz, azken horien erdia da. Beraz, “arinagoak izateaz gain, TiAl aleazioek oxidaziorako erresistentzia, motorraren gainberotzea eta batez ere isurpen (materialek tenperatura altuetan tentsiopean lan egiten dutenean azaldu ohi den deformazioa; nahitaez saihestu behar dena) ona erakutsi dute”, azaldu du Usategui doktoreak. Horregatik, “TiAl aleazioak dira hegazkinetako turbinetan orain arte erabiltzen diren materialak ordezkatzeko aukerarik aproposena, motorren pisua % 20 eta % 30 bitartean arinduko baitute. Modu horretan, gainera, motorraren errendimendua nabarmen areagotuko litzake eta erregai-kontsumoa gutxitu”, azpimarratu du UPV/EHUko ikertzaileak.

Hobetutako TiAl aleazio berriak

Osagai aeronautikoen zerbitzu-tenperatura areagotzeko helburuarekin, TiAl aleazioei elementu kimiko ezberdinak gehitzean zein eragin duten aztertu dute lan honetan, betiere hobetutako material lehiakorragoak lortzeko. “Orain dela gutxiko aleazio aipagarrienetako batek titanio eta aluminio elementu nagusiez gain, niobio eta molibdeno kantitate orekatuak eta silizio eta karbono kantitate txikiak ditu”, azaldu du lanaren egileak.

Aleazio berri horiek egitura egonkor bat eta isurpen-erresistentzia apropos bat izatea ezinbestekoa da ingeniaritza aeronautikoaren eskakizunak  betetzeko. Ezaugarri horiek guztiak difusio- eta deformazio-prozesuek kontrolatzen dituzte. Horregatik, garrantzitsua da prozesu horiek kontrolatzen dituzten mekanismo atomikoak identifikatzea. “Esaterako, ikusi dugu karbonoak difusio-prozesuak atzeratzen dituela”, dio Leire Usategui Friasek. “Maila atomikoan gertatzen diren mugimenduei buruz ari gara —gehitu du ikertzaileak— eta ez dira errazak detektatzeko ezta aztertzeko ere. Lan honetan, berriz, arrakastaz ikertzea lortu dugu, espektroskopia mekanikoa izeneko teknika esperimental konplexu bati esker. Halaber, tenperatura ezberdinetan materialak zein portaera duen egiaztatu dugu, hegazkineko motorra berotu ahala zer gertatzen den ikusteko. Informazio hori guztia behar-beharrezkoa da material horrekin ekoiztuko diren besoen fidagarritasuna eta eraginkortasuna bermatzeko, hegaldi- zein atseden-egoeran”, adierazi du Usategui doktoreak.

“Lortutako emaitzek aukera eman digute TiAl aleazioei molibdenoa, niobioa, karbonoa eta silizioa gehitzean zer gertatzen den behatzeko, eta elementu  kimiko horien difusio-prozesua noiz eta nola aktibatzen den ezagutzeko. Informazio hori ezagutzea ezinbestekoa da difusio-prozesu horiek atzeratzeko, eta ondorioz, deformazio-prozesuak atzeratzeko; baita aleazio horiek lan egin dezaketen tenperaturak areagotzeko ere”, azaldu du UPV/EHUko ikertzaileak. “Gainera —ondorioztatu du—, mikroegitura nanolaminarra duen aleazio batean  neurtutako portaera mekaniko eta termikoek erakusten dute, aleazio hori hegazkinetako turbinetan erabiltzeko hautagai irmoa izan daitekeela datozen urteetan”.

Informazio osagarria

Leire Usategui Frías (Gasteiz, 1984) doktore-tesiaren barnean egin da ikerketa hau. Doktore-tesiaren izenburua ‘TiAl intermetallics for aerospace applications: atomic relaxation processes, microstructure and mechanical properties at high temperature’ da, eta José María San Juan Núñez UPV/EHUko Metalurgia Fisikoko katedradunak zuzendu du.  UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultatean egin da tesia, Austriako Montanuniversität de Leoben Unibertsitatearekin elkarlanean.