Reciclagem de ligas de alto valor e alta temperatura na indústria aeroespacial

O controlo microestrutural é fundamental para ligas de alta temperatura. O tamanho, a morfologia e a distribuição da fase γ’ nas ligas à base de níquel de alta temperatura e alta resistência influenciam diretamente a resistência à fluência e à fadiga do material a altas temperaturas.

O processamento destas ligas apresenta desafios significativos. A mais recente técnica de recozimento de "redefinição progressiva" elimina eficazmente as concentrações localizadas de tensões na fundição, reduzindo a densidade de discordâncias nas regiões deformadas de 2,62 × 10¹⁴ m⁻² para 1,45 × 10¹⁴ m⁻² e eliminando os defeitos de recristalização.

As ligas de alta temperatura são ricas em metais preciosos e têm um valor de reciclagem extremamente elevado no setor da reciclagem de metais preciosos . Entre estas, as ligas de alta temperatura à base de níquel e as pás de turbina de liga de alta temperatura à base de níquel são os materiais reciclados mais populares no setor aeroespacial.

Liga de alta temperatura à base de cobalto

As ligas de alta temperatura à base de cobalto ocupam uma posição única no setor devido à sua excecional resistência à corrosão térmica e à fadiga a altas temperaturas. Estes materiais apresentam uma matriz de cobalto tipicamente ligada a elementos como o crómio e o tungsténio, exibindo uma excelente estabilidade microestrutural a temperaturas elevadas.

Em comparação com as ligas de alta temperatura à base de níquel, as ligas à base de cobalto apresentam temperaturas de solidus mais elevadas e uma resistência superior à corrosão térmica, sendo particularmente adequadas para componentes estacionários que operam a longo prazo em ambientes corrosivos de alta temperatura.

As palhetas guia e os componentes da câmara de combustão em turbinas a gás representam aplicações típicas para ligas de alta temperatura à base de cobalto, uma vez que estas peças sofrem impacto direto dos gases de combustão de alta temperatura.

Em aplicações práticas de engenharia, as ligas de alta temperatura à base de cobalto demonstram uma excelente resistência à fadiga térmica, suportando flutuações de tensão térmica resultantes de ciclos frequentes de arranque e paragem. Estes materiais são também normalmente utilizados em anéis de vedação e fixadores de motores, onde o seu coeficiente de expansão térmica combina bem com componentes de ligas de alta temperatura à base de níquel, garantindo relações de ajuste estáveis em amplas gamas de temperatura.

Molas de liga de níquel para alta temperatura

As molas de liga de níquel para altas temperaturas servem como componentes essenciais em sistemas de controlo de pressão e de selagem em condições extremas, amplamente utilizadas em motores aeronáuticos, centrais petroquímicas e equipamentos de energia. Estes elementos de mola mantêm propriedades elásticas estáveis a temperaturas até 650 °C, onde o aço para molas convencional apresenta um relaxamento significativo.

Em sistemas de controlo de motores de aeronaves e válvulas químicas, as molas de liga de níquel de alta temperatura proporcionam uma pressão de contacto constante e sustentada, garantindo uma vedação fiável em condições de alta temperatura.

Ao contrário das molas convencionais, as molas de liga de níquel para altas temperaturas devem operar a longo prazo sob altas temperaturas e tensão contínua, tornando a resistência à fluência uma métrica de desempenho crítica.

As ligas de níquel representativas para altas temperaturas, como a Liga X/2.4656, mantêm resistências à tracção superiores a 250 MPa a 800°C, proporcionando amplas reservas de resistência para projectos de molas de alta temperatura.

Nas aplicações práticas, os engenheiros devem ter em conta especificamente as características de encruamento das molas de liga de níquel de alta temperatura. São empregues processos de tratamento térmico adequados para ajustar o módulo de elasticidade e a resistência à fadiga do material.

O fabrico destas molas envolve técnicas de enrolamento precisas e um rigoroso controlo de tratamento térmico para garantir propriedades mecânicas estáveis sob temperaturas elevadas.

Tira de liga de níquel de alta temperatura

A tira de liga de níquel para altas temperaturas é um material essencial em diversos setores industriais devido à sua excelente conformabilidade e resistência a altas temperaturas. Este material em folha fina pode ser fabricado em componentes complexos através de processos como estampagem, dobragem e soldadura para satisfazer os requisitos de aplicações a altas temperaturas.

Em aplicações aeroespaciais, as tiras de liga de níquel de alta temperatura são normalmente utilizadas em conjuntos de câmaras de combustão e componentes de permutadores de calor. As tiras de liga de níquel -cromo-ferro-molibdénio, exemplificadas pela HASTELLOY X, atingem resistências à tracção até 784 MPa e um alongamento de 45% no estado solubilizado, combinando uma excelente conformabilidade com um desempenho superior a altas temperaturas.

O controlo dos efeitos do endurecimento por deformação é fundamental durante o processamento de tiras de liga de níquel a alta temperatura. O recozimento intermédio restaura a plasticidade do material, permitindo que a tira sofra múltiplas deformações sem fissuras.

Durante a soldadura, devem ser selecionados metais de adição com composição compatível. O tratamento térmico pós-soldadura restabelece a resistência à corrosão na zona soldada.

No setor energético, as tiras de liga de níquel de alta temperatura são fabricadas em secções de transição de turbinas a gás e componentes de vedação. Na indústria química, este material é processado em revestimentos para vasos de reação e tubos de permutadores de calor.

Estas aplicações aproveitam ao máximo as vantagens de resistência e a resistência à corrosão a temperaturas elevadas da tira de liga de níquel para altas temperaturas, garantindo um funcionamento estável a longo prazo do equipamento em ambientes exigentes.