Caracterización microestructural y no destructiva de una aleación Ti-6Al-4V envejecida térmicamente

Abstract

Titanium base alloys have broad application in biomedical, aeronautics and engineering industries due to their intrinsic properties, such as high strength-to-weight ratio, corrosion resistance and biocompatibility. The Ti-6Al-4V alloy presents two phases alpha (α) and beta (β), and depending on the heat treatment sequence, three distinctive and different types of microstructures can be produced i.e. Widmanstatten, equiaxed, and bimodal. The present research was focused on the study of the effects of the α2 (Ti3Al) particles precipitates on the electromagnetic, thermoelectric and mechanical properties of a Ti-6Al-4V alloy, for this, bimodal microstructure was obtained by heat treatment process. After this, fine α2 (Ti3Al) particles were gradually precipitated by heating the samples at a temperature of 545 °C for 0.5, 1, 10, 50, 100, 200, 480 y 720 h in different samples. Thermoelectric power shows a gradual reduction as holding time increases from 0.5 h to 200 h. After 200 h the thermoelectric power starts to rapidly decrease for aging times of 480 h and 720 h respectively. Vickers microhardness and uni-axial tension test were performed on unaged and over aged samples, respectively. Tension test results show a decrease in the mechanical properties as aging time increases due to the precipitation of nanometer size α2 (Ti3Al) particles.

Las aleaciones de titanio tienen una amplia aplicación en las industrias de ingeniería, biomédica y aeronáutica debido a sus propiedades intrínsecas como alta relación resistencia/peso, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. La aleación Ti-6Al-4V se compone principalmente de dos fases alfa (α) y beta (β), dependiendo de la secuencia del tratamiento térmico se pueden obtener tres tipos de microestructuras diferentes, es decir, Widmanstätten, equiaxial y bifásica. El presente trabajo de investigación se centró en el estudio de los efectos de la precipitación α2 (Ti3Al) sobre las propiedades electromagnéticas, termoeléctricas y mecánicas de la aleación Ti-6Al-4V, para esto, se obtuvo una microestructura bifásica mediante un proceso de tratamiento térmico. Después de esto, finas partículas α2 (Ti3Al) se precipitaron gradualmente envejeciendo las muestras a una temperatura de 545°C durante tiempos de 0.5, 1, 10, 50, 100, 200, 480 y 720 h en diferentes muestras. El potencial termoeléctrico muestra una reducción gradual a medida que aumenta el tiempo de envejecimiento de 0.5 a 200 h. Después de 200 h, comienza a disminuir rápidamente. Se realizaron pruebas de microdureza Vickers y tensión en muestras sin envejecer y envejecidas. La prueba de tensión muestra una disminución en las propiedades mecánicas a medida que aumenta el tiempo de envejecimiento debido a la precipitación de partículas de tamaño nanométrico α2 (Ti3Al).