Polvos de aleaciones metálicas se refiere a las mezclas de partículas de dos o más elementos metálicos que se utilizan en la fabricación, las técnicas aditivas y las aplicaciones de investigación. Esta guía es una referencia exhaustiva sobre aleaciones metálicas en polvo: tipos, métodos de producción, propiedades clave, especificaciones, proveedores, precios, aplicaciones, comparaciones, etc.
Polvos de aleaciones metálicas
Los polvos de aleaciones metálicas comprenden mezclas metálicas adaptadas para conseguir propiedades mejoradas con respecto a los metales de un solo elemento. Atributos clave:
- Composición: metales 2+ en proporciones definidas
- Producción: Atomización, electrólisis, reducción, etc.
- Forma: Polvo de partículas finas
- Tipos comunes: Aceros, titanio, aluminio, níquel, aleaciones de cobalto
- Características principales: Resistencia al calor y al desgaste, durabilidad, resistencia
Al combinar metales complementarios en estequiometrías optimizadas, la pulvimetalurgia facilita aleaciones sintonizables inalcanzables mediante procesos convencionales, lo que le confiere una utilidad avanzada en todos los sectores.
Tipos de aleaciones metálicas en polvo
Categorías principales:
- Aleaciones de acero - aceros inoxidables, para herramientas, aleados...
- Aleaciones de titanio - Ti6Al4V, TiAl, aluminuros de titanio
- Aleaciones de aluminio - aluminio 2024, 7075, AlSiMg
- Aleaciones de cobalto - cromo cobalto, MP35N
- Aleaciones de níquel - Inconel 625, Inconel 718, Hastelloys
Y la singularidad basada en:
Elementos de aleación
| Tipo | Elementos comunes | Ejemplos de materiales |
|---|---|---|
| Baja aleación | <5% Ni, Cr, Mo | 4140, 4340 |
| Aleación media | 5-15% Ni, Cr, Mo, etc. | H13, inoxidable 420 |
| Alta aleación | 15-30% Al, Co, Ti, etc. | Acero inoxidable 316, MP35N |
Método de producción
| Método | Sistemas de aleación | Características |
|---|---|---|
| Gas atomizado | La mayoría de las aleaciones | Distribución esférica de tamaño controlado |
| Agua atomizada | Aceros | Forma irregular, amplia distribución |
| Plasma Atomizado | Materiales reactivos como aleaciones de Ti y Al | Atmósfera controlada, esférica |
| Electrolítico | Cobre, Ni | Escamas dendríticas, esponja |
La mezcla de elementos como el aluminio, el cobalto, el cromo, el wolframio, etc. con metales base mejora las capacidades del polvo de aleación. La técnica de producción también influye en la morfología y las características del polvo.
Procesos de fabricación de aleaciones metálicas en polvo
Atomización de gases
- El gas inerte desintegra la corriente de metal fundido en finas gotas
- Facilita el polvo pequeño y esférico ideal para AM
Atomización del agua
- El agua a alta presión rompe el metal fundido en polvo
- Menor coste pero menor control que el gas inerte
Atomización por plasma
- El electrodo disocia fusiones reactivas como las aleaciones de Ti en atmósfera controlada
Electrólisis
- Disolución electroquímica de metales en polvo
La adaptación de la dinámica del proceso, como los perfiles térmicos, los flujos de gas/fluido y las condiciones químicas, permite ajustar la distribución del tamaño de las partículas, la morfología de los granos y las microestructuras internas a los requisitos de la aplicación.
Propiedades de Polvos de aleaciones metálicas
Propiedades físicas
| Atributo | Características |
|---|---|
| Estado | Partículas sólidas en polvo |
| Color | Polvo gris plateado/negro |
| Magnetismo | Los materiales ferríticos/martensíticos son ferromagnéticos |
| Olor | Normalmente inodoro |
| Pruebe | Sin sabor |
| Solubilidad | Insoluble en agua y disolventes comunes |
Propiedades mecánicas
| Métrica | Descripción |
|---|---|
| Dureza | Desde aleaciones preciosas blandas 700 HV |
| Fuerza | Desde < 100 MPa para aceros al carbono lisos hasta más de 2.000 MPa para algunas superaleaciones de níquel. |
| Ductilidad | Medida de maleabilidad - alta para acero C, media en aceros de trabajo, baja en materiales con alto contenido en Cr/Co. |
Propiedades térmicas
| Medida | Detalles |
|---|---|
| Punto de fusión | Depende del sistema de aleación - 500 a 1500°C+. |
| Conductividad térmica | 15 - 90 W/mK entre tipos de aleación |
| CTE | Varía de ~5 x10-6 K-1 (Invar) a ~18 x10-6 K-1 (aleaciones de aluminio) |
Tabla 2: Resumen de las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los polvos de aleaciones metálicas más comunes
La elección de la aleación específica equilibra la dureza, el límite elástico, la ductilidad, la densidad, la resistencia al calor/corrosión y otros atributos según la aplicación.
Especificaciones
Los polvos de aleaciones metálicas comerciales se prueban y certifican conforme a las especificaciones:
Distribución del tamaño de las partículas
| Estándar | Micras | Método de producción |
|---|---|---|
| Fino | 1-25 | Atomización de gas |
| Medio | 25-75 | Atomización de gas |
| Grueso | 75-150 | Atomización del agua |
Grados de pureza
| Clasificación | Control Químico | Impurezas |
|---|---|---|
| Estándar | Amplia gama de aleaciones | Hasta 1% otros |
| A medida | Objetivo de aleación fija | <1000 ppm de impurezas |
| Alta pureza | Banda de aleación ajustada | <100 ppm de contaminantes |
Tabla 3: Gamas de tamaño, composición química y grados de pureza típicos de los polvos de aleaciones metálicas comerciales
Cumplir o superar las especificaciones certificadas garantiza un rendimiento repetible entre lotes de polvo y series de producción posteriores.
Fabricantes de aleaciones metálicas en polvo
Proveedores especializados en formulaciones de aleaciones nicho:
Acero y aleaciones de hierro
- Höganäs - aleaciones de difusión atomizada
- Rio Tinto Metal Powders - aleaciones atomizadas con agua
Titanio y aleaciones de aluminio
- AP&C - atomización por plasma
- Tekna Advanced Materials - esférica atomizada con gas
Cobalto, níquel y aleaciones exóticas
- Sandvik Osprey: control de lotes pequeños fundidos
- Tekna Advanced Materials - grados médicos/aeroespaciales de gran pureza
Y más generalistas que ofrecen opciones de catálogo más amplias:
| Empresa | Materiales | Precios |
|---|---|---|
| Praxair | Herramientas, inoxidable, superaleaciones | $14-215/kg |
| Productos en polvo Carpenter | herramienta, inoxidable, superaleaciones | $35-205/kg |
| LPW Tech | Aleaciones de Al, Ti, Ni, Co | $30-185/kg |
Cuadro 4: Proveedores líderes en los grupos de aleaciones comunes
Los precios fluctúan en función de las composiciones, las cantidades de los lotes y los requisitos de las pruebas: obtenga directamente los presupuestos actuales.
Aplicaciones de Polvos de aleaciones metálicas
| Industria | Aplicaciones | Beneficios |
|---|---|---|
| Aeroespacial | Palas de turbina, componentes de fuselaje | Alta resistencia, resistencia al calor |
| Automoción | Engranajes, piezas de la cadena cinemática | Protección contra el desgaste |
| Fabricación | Utillaje de productos a medida | Ciclos de desarrollo más cortos |
| Petróleo y gas | Juntas, componentes de válvulas, herramientas para pozos | Mejoras de durabilidad |
Cuadro 5: El polvo de aleaciones metálicas permite aplicaciones de alto rendimiento en todos los sectores
El aprovechamiento de propiedades como la tolerancia al calor, la dureza y la resistencia a la corrosión facilita la fiabilidad en entornos de equipos exigentes frente a otras alternativas como los plásticos o las aleaciones tradicionales.
Pros y contras comparativos
Ventajas de los polvos de aleaciones metálicas
- Mejores propiedades mecánicas: resistencia, desgaste, calor, etc.
- Más fácil de procesar en piezas de forma neta frente a las forjadas
- Plazos de fabricación y desarrollo más cortos
- Microestructuras mejoradas por solidificación rápida
Compromisos
- Costes de material más elevados que los grados de fabricación tradicionales
- Escala de producción de piezas muy grande limitada en la actualidad
- Menor rendimiento que la fabricación de grandes volúmenes
- Complejidad de diseño que requiere experiencia en modelado
Los rasgos especializados de las aleaciones optimizadas compensan las compensaciones de las industrias que valoran la personalización, las propiedades y la capacidad de respuesta.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la principal diferencia entre los lingotes de aleaciones metálicas y los polvos?
R: Los polvos confieren microestructuras refinadas y sin segregación y proporcionan materia prima para las nuevas técnicas de fabricación. Los lingotes sirven para los procesos de conformado convencionales.
P: ¿Qué aleación metálica en polvo experimentará un mayor crecimiento en los próximos años?
R: Polvos de aleaciones de titanio y aluminio para aplicaciones aeroespaciales, dada su excepcional relación resistencia-peso y procesabilidad.
P: ¿Qué rango de tamaño de partícula funciona mejor para el procesamiento AM de aleaciones metálicas comunes?
R: De 15 a 45 micras proporciona una buena densidad de empaquetamiento del lecho de polvo y una buena cohesión de las capas, al tiempo que evita los problemas que plantean los polvos ultrafinos.
P: ¿En qué se diferencian los polvos de aleaciones metálicas de los polvos de óxidos metálicos o cerámicos?
R: Los polvos de aleaciones metálicas contienen elementos metálicos 2+ que forman mezclas sustitutivas, mientras que los óxidos/cerámicas implican cambios químicos iónicos con propiedades profundamente diferentes.
Conclusión
La optimización de las composiciones, microestructuras y morfologías de los polvos de aleaciones metálicas amplía las posibilidades de fabricación de piezas, creación de prototipos y rendimiento en los sectores de la aviación, el espacio, la automoción y la energía, como se documenta aquí a través de información sobre propiedades, directrices de fabricación, parámetros de especificación y ejemplos de aplicación. Póngase en contacto con nosotros si tiene cualquier otra pregunta sobre la selección, adquisición o procesamiento de aleaciones especiales.
