Estudio microestructural de aleaciones de Co-9Al-9W producidas por SPS con Ti y Ta como aleantes

Abstract

[ES]: Las superaleaciones base Co con microestructura dual γ-γ’se consideran una buena alternativa para aplicaciones a alta temperatura y en condiciones ambientales extremas debido a su buena resistencia, excelente resistencia a desgaste y su gran resistencia a oxidación. En este trabajo, para su obtención se ha partido de un polvo prealeado atomizado en gas de composición Co-9Al- 9W (at%). Con el fin de favorecer la precipitación de la fase γ´, se ha añadido un 2 at% de Ti y un 2 at% de Ta mediante aleación mecánica al polvo prealeado inicial. Para conseguir obtener una buena densificación del material y mantener el tamaño de grano ultrafino, se ha consolidado el polvo por la técnica Spark Plasma Sintering (SPS). La precipitación de la fase γ´ se obtiene realizando subsiguientes tratamientos térmicos, primero una solubilización y posteriormente una maduración. Mediante difracción de rayos-X y microscopía electrónica de transmisión y barrido, se han estudiado los cambios que se producen en la microestructura después de estos tratamientos térmicos. La incorporación de los elementos de aleación Ta y Ti no sólo afecta a la precipitación de la fase γ’, sino que también afecta a su estabilidad térmica lo que mejora su comportamiento a alta temperatura. Por ello se ha estudiado la evolución de la temperatura de solubilización de γ´ por análisis termogavimétrico, dependiendo de la composición y de los tratamientos térmicos.

[EN]: Co base superalloys with γ-γ’ dual phase microstructure are considered a good alternative for high temperature in extreme environmental conditions applications due to their good strength, wear behavior and high oxidation resistance. In this work a fully prealloyed gas atomized powder with the nominal composition of Co-9Al-9W (at%) has been used. With the aim of promoting the γ´ phase precipitate, 2 at% of Ti and 2 at% of Ta have been added through mechanical alloying to the original powder. In order to reach a high level of densification maintaining an ultrafine grain size in the microstructure, the powder has been consolidated through Spark Plasma Sintering (SPS). The γ´ phase precipitate is obtained after subsequent heat treatments, first a solution treatment and then aging. By X ray diffraction (XRD) technique and scanning and transmission electron microscopy (SEM/TEM), the structural and microstructural changes produced after the heat treatments from the as obtained material have been monitored. The addition of Ti and Ta to the base alloy improves the γ’ phase precipitation process, and also affect to its thermal stability, improving the high temperature performance of the alloy. To characterize this influence on the γ´solution temperature, a thermo-gravimetric analysis has been performed for different compositions and heat treatments.