Caracterización y optimización de aleaciones de Ti libres de Ni con bajo módulo elástico y/o memoria de forma

Abstract

Con el propósito de obtener una aleación de Ti libre de Ni que posea bajo módulo elástico y/o memoria de forma, el presente trabajo tiene como objetivo la caracterización y optimización de dos aleaciones del sistema Ti-Nb-Hf-Zr. Ambas aleaciones fueron diseñadas mediante un método de diseño de orbitales moleculares establecido recientemente, para posteriormente ser fabricadas en un horno de arco eléctrico en atmósfera controlada de Ar. Las aleaciones conseguidas se sometieron a un proceso de homogeneización a 1100ºC durante 12 horas, para después ser templadas en agua con hielo y recocidas a 1000ºC durante 1,5 horas. A las nuevas aleaciones generadas se les realizó caracterización química mediante fluorescencia de rayos X, microestructural mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de transmisión y difracción de rayos X, térmica mediante calorimetría diferencial de barrido y por último, mecánica mediante nanoindentación instrumentada. Además, ambas aleaciones han sido sometidas a un proceso de optimización por trabajo en frío, con el fin de evaluar la influencia de dicho procedimiento en las propiedades estructurales y mecánicas del material, recurriendo, en este caso, al mismo proceso de caracterización. La aleación Ti-24.8Nb-16.2Hf-1Zr presenta un valor de módulo elástico de 65 GPa, aunque dicho valor disminuye cuando la aleación es trabajada en frío, hasta un valor mínimo de 46 GPa. Además, esta aleación presenta transformación martensítica termoelástica inducida por tensión como consecuencia de la laminación en frío. En el caso de la aleación Ti-35Nb-9Hf- 1Zr, presenta un módulo elástico de 58GPa, que aumenta al ser trabajada en frío. Las diferentes fases, microestructuras generadas, así como propiedades mecánicas de ambas aleaciones o derivadas del proceso de trabajo en frío, se analizan y discuten en profundidad en el presente documento. Palabras clave: Ti libre de Ni, módulo elástico, memoria de forma, transformación martensítica termoelástica, optimización por trabajo en frío, nanoindentación instrumentada.