Inconel 713LC

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IN 738

Introducción a Inconel® 713LC

Inconel® 713LC es una aleación de alta tecnología a base de níquel, diseñada específicamente para entornos que exigen una resistencia excepcional a la corrosión en caliente y resistencia mecánica. Originada a partir de su predecesora, K418, esta aleación experimenta modificaciones específicas, notablemente una reducción en el contenido de fósforo, para mejorar su rendimiento. Superando notablemente a la K438 en términos de durabilidad y resistencia, Inconel® 713LC es un material de elección para aplicaciones industriales desafiantes, aunque a un costo más elevado, atribuido a su proceso de eliminación de fósforo durante la fabricación.

Aplicaciones

Inconel® 713LC encuentra sus aplicaciones en varias industrias de alta demanda debido a sus propiedades excepcionales, que incluyen alta resistencia a temperaturas elevadas, excelente resistencia a la corrosión en caliente y buena vida a fatiga. A continuación, se presentan algunas de las aplicaciones críticas de Inconel® 713LC:

Industria Aeroespacial

1. Álabes y Toberas de Turbina: La resistencia a la oxidación y a la fatiga térmica de Inconel® 713LC lo hace ideal para álabes y toberas de turbina en motores a reacción. Estos componentes requieren materiales que puedan soportar altas temperaturas y tensiones durante largos períodos sin perder su integridad.

2. Sistemas de Escape: La excelente resistencia a la corrosión en caliente de la aleación la hace adecuada para componentes del sistema de escape, donde los materiales están expuestos a entornos de combustión agresivos.

Generación de Energía

1. Componentes de Turbinas de Gas: Similar a sus aplicaciones en la industria aeroespacial, Inconel® 713LC se utiliza en turbinas de gas para la generación de energía. Componentes como las cámaras de combustión y los conductos de transición se benefician de la capacidad de la aleación para mantener la resistencia y resistir la corrosión a altas temperaturas.

2. Componentes de Reactores Nucleares: La estabilidad de la aleación bajo irradiación y su resistencia a la corrosión la hacen adecuada para componentes específicos dentro de reactores nucleares, donde los materiales deben soportar condiciones operativas severas.

Industria Automotriz

1. Componentes de Turbocompresor: Inconel® 713LC se utiliza en la fabricación de rotores de turbocompresor y otros componentes que enfrentan altas temperaturas y gases de escape corrosivos, mejorando la eficiencia y la longevidad de los motores automotrices.

Petróleo y Gas

1. Equipos de Perforación y Cabeza de Pozo: La resistencia y la resistencia a la corrosión de la aleación son valiosas en los procesos de extracción de petróleo y gas en entornos corrosivos, de alta presión y alta temperatura.

Procesamiento Químico

1. Equipos de Proceso en Entornos Corrosivos: La resistencia a la corrosión de Inconel® 713LC lo hace adecuado para reactores, intercambiadores de calor y otros equipos utilizados en las industrias de procesamiento químico, especialmente aquellos que involucran sustancias corrosivas a altas temperaturas.

Marino

1. Sistemas de Propulsión: La resistencia de la aleación a la corrosión por agua de mar y a la incrustación biológica la hace adecuada para componentes en sistemas de propulsión marina, incluidas hélices y ejes, especialmente en embarcaciones de alto rendimiento y militares.

Las diversas aplicaciones de Inconel® 713LC en varias industrias destacan su versatilidad y su papel crítico en el avance de la tecnología y la mejora de la confiabilidad y eficiencia de los componentes de alto rendimiento. Su capacidad para funcionar bajo algunas de las condiciones más desafiantes lo convierte en un material de elección para ingenieros y diseñadores que buscan empujar los límites de lo posible.

Composición y Propiedades

La composición de la aleación está meticulosamente diseñada para ofrecer una combinación de durabilidad y resistencia a la corrosión en caliente. Si bien los detalles específicos sobre los porcentajes de níquel, cromo y otros elementos son propietarios, estos componentes están equilibrados para lograr un material que no solo resiste altas temperaturas, sino que también mantiene la integridad estructural bajo tensión.

Características del Polvo

Inconel® 713LC es una aleación de níquel-cromo endurecida por precipitación, utilizada extensamente en componentes de motores de turbina y fuselajes debido a su excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. Las siglas "LC" en su nombre significan "Bajo Carbono", lo que indica que ha sido modificada para tener un menor contenido de carbono, mejorando su soldabilidad y reduciendo su susceptibilidad al agrietamiento post-soldadura. Esta modificación, sin embargo, no afecta significativamente sus propiedades mecánicas. La aleación es conocida por su uso en entornos que requieren alta resistencia y buena resistencia a la oxidación y corrosión a temperaturas de hasta aproximadamente 800 °C (1472 °F).

Propiedades mecánicas después del producto terminado

Estado del polvo

Límite Elástico

Resistencia a la tracción

Alargamiento

Tamaño

0- 15μm

15-45μm

45-75μm

45- 150μm

R p0.2/MPa

R m/MPa

δ5 /%

Horizontal

≥ 850

≥ 1100

≥15

forma

esférica

esférica

esférica

esférica

Propiedades Físicas

Los polvos de Inconel® 713LC están específicamente diseñados para la fabricación aditiva y la metalurgia de polvos, lo que permite fabricar componentes complejos para aplicaciones de alta temperatura, particularmente en las industrias aeroespacial y de generación de energía. A continuación se presentan las propiedades físicas típicas, las técnicas de fabricación y las ventajas de producción asociadas con los polvos de Inconel® 713LC:

• Densidad: Aproximadamente 8.1 g/cm³, típico para superaleaciones a base de níquel, contribuyendo a su alta relación resistencia-peso.

• Área Superficial Específica: Esta propiedad puede variar según la distribución del tamaño de partícula del polvo, pero los polvos Inconel® a menudo exhiben un área superficial específica propicia para una buena fusión en lecho de polvo y comportamiento de sinterización.

• Esfericidad: Alta, generalmente superior al 95%, asegurando una excelente fluidez y densidad de empaquetamiento uniforme, crítica para un estratificado consistente en procesos de fabricación aditiva.

• Densidad Aparente: Típicamente oscila entre 4.5 y 5.5 g/cm³, influenciada por la distribución del tamaño de partícula y la esfericidad.

• Tasa de Flujo Hall: La tasa de flujo puede variar, pero está optimizada para la fabricación aditiva, indicando una buena fluidez del polvo, lo cual es crucial para una deposición de polvo precisa y eficiente.

• Punto de Fusión: Aproximadamente 1260-1320 °C (2300-2400 °F), lo que indica la idoneidad de la aleación para aplicaciones de alta temperatura.

• Densidad Relativa: Las piezas producidas a partir de estos polvos pueden lograr una densidad cercana a la teórica, superior al 99%, cuando se procesan bajo condiciones óptimas.

• Espesor de Capa Recomendado: La fabricación aditiva típicamente oscila entre 20 y 50 micrómetros, dependiendo del proceso específico y los parámetros de la máquina.

• Estándar Técnico: Sigue los estándares aeroespaciales e industriales para superaleaciones a base de níquel, garantizando la calidad y el rendimiento del material.

Técnicas de Fabricación

Las técnicas de fabricación para el polvo de Inconel® 713LC implican principalmente métodos avanzados que se adaptan a las propiedades y aplicaciones específicas de esta superaleación de alto rendimiento a base de níquel. Estas técnicas son fundamentales en las industrias aeroespacial, de generación de energía y automotriz, donde la resistencia de la aleación a la corrosión y oxidación a altas temperaturas es crucial. A continuación, exploramos estas técnicas de fabricación en detalle, destacando sus principios, aplicaciones y ventajas.

Fusión Selectiva por Láser (SLM)

Principio: SLM es un proceso de fabricación aditiva (AM) que utiliza un láser de alta potencia para fusionar polvos metálicos capa por capa, basándose en un modelo CAD 3D.

Aplicación: Ideal para producir componentes complejos con estructuras internas intrincadas, como canales de enfriamiento en álabes de turbina o estructuras ligeras con alta rigidez.

Ventajas:

• Permite la creación de piezas con geometrías complejas que son difíciles de lograr mediante métodos de fabricación tradicionales.

• Ofrece el potencial de personalización y producción en pequeños lotes sin aumentos significativos de costos.

• Reduce el desperdicio de material al utilizar solo la cantidad necesaria de polvo para construir la pieza.

  Fusión por Haz de Electrones (EBM)

Principio: EBM utiliza un haz enfocado de electrones para fundir polvo metálico, capa por capa, en un entorno de vacío para construir piezas.

Aplicación: Adecuado para fabricar componentes densos de alta resistencia, a menudo utilizados en aplicaciones aeroespaciales e implantes médicos.

Ventajas:

• El entorno de alta pureza y las altas tasas de enfriamiento producen piezas con excelentes propiedades mecánicas.

• Capaz de procesar materiales que son difíciles de fundir utilizando métodos convencionales.

• El entorno de vacío reduce el riesgo de oxidación durante el procesamiento.

  Deposición Directa de Metal (DMD)

Principio: DMD es un proceso de deposición de energía dirigida donde el polvo metálico se sopla en un baño de fusión creado por un láser en la superficie de una pieza.

Aplicación: A menudo se utiliza para reparación, recubrimiento o agregación de características a piezas existentes, así como para fabricar nuevas piezas directamente.

Ventajas:

• Permite agregar material a áreas específicas de una pieza, ofreciendo la capacidad de reparar componentes o agregar características complejas.

• Proporciona la flexibilidad de usar múltiples materiales en una sola pieza para propiedades graduadas o componentes multifuncionales.

• Puede producir piezas totalmente densas con propiedades similares a los materiales forjados.

  Fusión en Lecho de Polvo (PBF)

Aunque SLM y EBM caen bajo la categoría de procesos de fusión en lecho de polvo, PBF abarca cualquier proceso de AM que utiliza una fuente de calor para fusionar selectivamente áreas de un lecho de polvo.

Aplicación: Las técnicas de PBF son versátiles y adecuadas para producir prototipos funcionales, piezas de uso final y herramientas complejas.

Ventajas:

• Alta precisión y repetibilidad.

• La capacidad de producir piezas con excelentes características y paredes delgadas.

• Adecuado para una amplia gama de materiales, incluidas aleaciones difíciles de procesar.

  Prensado Isostático en Caliente (HIP)

Principio: HIP implica aplicar alta presión y temperatura a un componente en una cámara sellada para eliminar la porosidad y mejorar las propiedades mecánicas.

Aplicación: Se utiliza como un paso de post-procesamiento para piezas hechas de polvo de Inconel® 713LC para mejorar la densidad y las propiedades mecánicas.

Ventajas:

• Mejora las propiedades del material cerrando los poros internos y curando defectos microestructurales.

• Puede aumentar significativamente la vida a fatiga de los componentes, lo cual es crítico en aplicaciones aeroespaciales y de generación de energía.

• Garantiza un desarrollo microestructural uniforme, lo que lleva a propiedades mecánicas consistentes en toda la pieza.

Consideraciones para la Fabricación de Polvo de Inconel® 713LC

Cuando se trabaja con polvo de Inconel® 713LC, los fabricantes deben considerar las características del polvo, como la distribución del tamaño de partícula, la morfología y la fluidez, para optimizar el proceso de fabricación. Además, a menudo se requieren tratamientos de post-procesamiento como tratamiento térmico e HIP para lograr las propiedades deseadas del material, incluyendo resistencia, flexibilidad y resistencia a la fatiga.

Fabricación con Polvos de Inconel® 713LC