Polvo de Aluminuro de Níquel: Propiedades, producción y aplicaciones

Polvo de aluminuro de níquel es un compuesto intermetálico de níquel y aluminio. Ofrece gran solidez, resistencia a la oxidación y la corrosión y estabilidad térmica, lo que lo hace adecuado para su uso en industrias como la aeroespacial, la automovilística, la energética y la química.

Visión general del polvo de aluminuro de níquel

El aluminuro de níquel se refiere a una gama de aleaciones compuestas principalmente de níquel y aluminio, constituyendo el níquel más del 50% de la aleación en peso. El tipo más común utilizado comercialmente es Ni3Al, que ofrece una combinación óptima de propiedades.

Entre las propiedades y características clave del polvo de aluminuro de níquel se incluyen:

Composición:

• Principalmente níquel (más de 50% en peso) y aluminio
• Pequeñas cantidades de elementos de aleación como cromo, circonio, boro
• La composición exacta varía según el grado

Métodos de producción:

• Atomización de gas
• Proceso de electrodos rotativos de plasma (PREP)

Forma de las partículas: Esférica, alta fluidez

Tamaño de las partículas: 15 - 150 micras

Punto de fusión: 890°C (1638°F)

Densidad: 7,6 g/cc

Fuerza: Mejor que las superaleaciones con base de níquel

Resistencia a la oxidación: Excelente hasta ~1000°C

Resistencia a la corrosión: Alta en atmósfera reductora y neutra

Costo: Superior a los polvos de níquel o aluminio

El equilibrio de propiedades del aluminuro de níquel lo hace idóneo para su uso estructural a altas temperaturas en entornos corrosivos u oxidantes en todos los sectores industriales.

Tipos de Polvos de aluminuro de níquel

Los polvos de aluminuro de níquel pueden clasificarse por composición, forma del polvo, rango de tamaño de las partículas, método de producción y otros parámetros.

Por Composición

La relación níquel-aluminio determina el tipo de aluminuro de níquel formado. Los tipos más comunes son:

Tipo	Descripción
Ni3Al	El más utilizado comercialmente. Ofrece un equilibrio óptimo de propiedades. Punto de fusión de 890°C (1638°F).
nial	Mayor contenido de aluminio. Más dúctil pero menos resistente por encima de 1000°F (540°C). Punto de fusión de 1400°C (2552°F).
NiAl3	Mayor contenido de níquel. Se utiliza cuando la resistencia es crítica. Intermetálico quebradizo. Punto de fusión de 950°C (1740°F).

También se añaden aleaciones como cromo 1-3% y boro o circonio 0,1% para adaptar propiedades mecánicas, medioambientales o de fabricación específicas.

Por forma y tamaño del polvo

El polvo de aluminuro de níquel puede tener forma esférica o irregular. Los polvos esféricos tienen mayor fluidez y densidad de empaquetamiento. Los tamaños más comunes son:

Luz de malla	Tamaño en micras	Uso típico
140 – 325	44 – 105	Fabricación aditiva
325 – 500	15 – 44	Pulverización térmica
-140	<105	Compactación y sinterización

Los polvos más finos son adecuados para técnicas de fabricación aditiva como el sinterizado selectivo por láser (SLS) y la deposición de metal por láser (LMD) para piezas intrincadas y dimensionalmente precisas. Las partículas más gruesas funcionan mejor con otras técnicas de consolidación.

Por método de producción

La técnica de producción del aluminuro de níquel influye en la composición, la forma, la distribución de tamaños, la fluidez, la microestructura y el coste. Los principales métodos son:

Método	Descripción	Características
Atomización de gases	Corriente fundida desintegrada por chorros de gas a alta presión	Polvo esférico fino, 15 - 106 μm. Composición y distribución de tamaños controladas. Costoso.
Proceso de electrodos rotativos de plasma (PREP)	Electrodo fundido por arco de plasma. Material expulsado por la fuerza centrífuga.	Polvo angular irregular, 106 - 250 μm. Menor coste, mayor contenido de oxígeno.

El polvo atomizado con gas tiene una morfología esférica ideal para la fabricación aditiva, mientras que el polvo PREP es más barato pero más rico en oxígeno.

Aplicaciones y usos del polvo de aluminuro de níquel

La combinación única de propiedades del aluminuro de níquel ha dado lugar a su adopción en sectores como el aeroespacial, la automoción, la energía y el procesamiento químico, entre otros, en los que se valora la resistencia al calor, la corrosión, el desgaste o la oxidación.

Por sector o aplicación

Algunas de las principales aplicaciones son:

Aeroespacial: Álabes de turbinas, rotores de turbocompresores, toberas de cohetes, cámaras de combustión

Automóvil: Rotores de turbocompresor, piezas del sistema de escape

Energía: Intercambiadores de calor para aplicaciones termosolares, nucleares y químicas

Química: Válvulas, tuberías y equipos de proceso para servicios corrosivos

Fabricación aditiva: Prototipos estructurales complejos y piezas de uso final

Revestimientos: Revestimientos por pulverización térmica para la protección contra el desgaste y la corrosión

Por forma del producto

El polvo de aluminuro de níquel puede utilizarse para fabricar piezas acabadas mediante métodos como:

• Fabricación aditiva (SLS, DMLS)
• Moldeo por inyección de metales
• Prensado isostático en caliente
• Recubrimientos por pulverización térmica
• Soldadura

Sirve como material de la pieza final o como revestimiento aplicado a superaleaciones de níquel, aceros inoxidables u otros sustratos.

Por funciones y prestaciones

Entre las propiedades clave que impulsan la adopción en todas las aplicaciones se incluyen:

Resistencia a la oxidación: Protege contra la oxidación para prolongar la vida útil de los componentes a más de 1000°C.

Resistencia al calor: Mantiene la resistencia en secciones finas a más de 1000 °F durante periodos prolongados.

Resistencia a la corrosión: Resiste el ataque de compuestos de azufre y sales

Resistencia al desgaste: Proporciona una superficie dura y lisa para la protección contra el desgaste

Peso ligero: Permite componentes más ligeros que las superaleaciones de níquel

Resistencia a la fatiga térmica: Resiste el agrietamiento de los ciclos térmicos

Resistencia a la fluencia: Mantiene la forma bajo cargas sostenidas a altas temperaturas

Especificaciones del aluminuro de níquel

Los productos de polvo de aluminuro de níquel deben cumplir límites de composición, distribución del tamaño de las partículas, morfología, velocidad de flujo, ensayos químicos, microestructura y restricciones de impurezas en función de la aplicación y las necesidades de los clientes.

Especificación	Detalles
Composición	Principalmente níquel + aluminio. Cantidades variables de Cr, Zr, B, C, Y, Hf, etc.
Distribución granulométrica	Aplicación específica. <15 μm para AM, hasta 150 μm para prensado.
Forma y morfología del polvo	Se prefiere la forma esférica. Partículas satélites restringidas.
Análisis químicos	Conforme a las especificaciones de Ni, Al y otros elementos de aleación
Caudal	>50 s/50 g para garantizar una buena fluidez
Impurezas	Límites para O, N, S. Sin inclusiones ni satélites.
Densidad aparente	Normalmente 4 - 5 g/cc
Microestructura	Homogéneo, pocos poros o vacíos

Además, las propiedades mecánicas como la resistencia, el módulo, la dureza, la ductilidad, etc. se validan probando muestras producidas a partir del polvo.

Aluminuro de níquel en polvo Proveedores

El polvo de aluminuro de níquel apto para la fabricación aditiva, la pulverización térmica, el prensado y otras aplicaciones está disponible a través de una serie de productores de todo el mundo.

Empresa	Marcas	Métodos de producción
Sandvik	Osprey	Atomización de gas
Tecnología Carpenter	Aluminuro de níquel esférico	Atomización de gas
Hoganas	Hoganas NiAl	Atomización de gas
PyroGenesis	PyroNiAl	Atomización por plasma
Atlantic Equipment Engineers	AEE NiAl	Atomización de gas

Los precios varían en función de la composición, la gama de tamaños, la forma y el volumen de compra: desde $50/kg para el polvo atomizado por plasma hasta $120+/kg para el aluminuro de níquel esférico atomizado por gas especial optimizado para la fabricación aditiva.

Polvo de aluminuro de níquel comparado con otras alternativas

Las principales alternativas al polvo de aluminuro de níquel son las superaleaciones de níquel, los aceros inoxidables, las aleaciones de cobalto y las aleaciones MCrAlY.

En comparación con las superaleaciones de níquel:

• Menos denso (7,6 g/cc frente a 8 - 9 g/cc) y, por tanto, más ligero
• Menor resistencia a temperaturas extremas (>1100°C)
• Mayor resistencia a la oxidación hasta 1000°C
• Menor coste

En comparación con los aceros inoxidables:

• Mayor resistencia a temperaturas elevadas
• Resistencia superior a la oxidación y la corrosión
• Más difícil de mecanizar y fabricar
• Más caro

En comparación con las aleaciones de cobalto:

• Libres de los riesgos de la cadena de suministro del cobalto
• Menor coste de las materias primas
• Mayor resistencia a la oxidación
• Menor resistencia a la tracción en algunos rangos de temperatura

En comparación con las aleaciones MCrAlY:

• Mayor resistencia
• Mejor estabilidad de fase a las temperaturas típicas de funcionamiento
• Menos dúctil y más resistente

Así pues, aunque el aluminuro de níquel va a la zaga de las superaleaciones en cuanto a propiedades a temperaturas extremas, sus capacidades completas y su menor coste lo sitúan como material alternativo de elección para aplicaciones térmicamente exigentes en todos los sectores.

Ventajas y limitaciones del aluminuro de níquel

El aluminuro de níquel ofrece una excelente resistencia a la oxidación y la corrosión, junto con una buena resistencia a temperaturas elevadas. Sin embargo, también presenta algunos inconvenientes en comparación con otras alternativas.

Ventajas

Resistencia a altas temperaturas - Mantiene una resistencia decente y resistencia a la fluencia hasta 1100°C. Las secciones finas siguen siendo resistentes incluso a temperaturas más altas.

Resistencia a la oxidación - Forma una capa protectora de óxido de aluminio que permite su uso hasta ~1000°C. Vida útil 4 veces superior a la de las superaleaciones.

Densidad - Con 7,6 g/cc, los componentes de aluminuro de níquel son más ligeros que otras alternativas como el acero o las superaleaciones de níquel. Permite aligerar el peso.

Resistencia a la corrosión - Alta resistencia a la sulfuración y a la corrosión inducida por cloruros hasta 900°C.

Conductividad térmica - El doble que las superaleaciones, para una mejor disipación del calor de los componentes. Proporciona resistencia a la fatiga térmica.

Expansión térmica - Muy similar a las superaleaciones de níquel. Reduce la fatiga térmica y el agrietamiento.

Soldabilidad - Puede soldarse por fusión para reparar componentes.

Maquinabilidad - Mecanizabilidad ligeramente mejor que las superaleaciones de níquel comparables.

Coste - Menos costoso que las superaleaciones con un rendimiento equivalente.

Desventajas y limitaciones

Resistencia a temperaturas extremas - La resistencia a la tracción disminuye más rápidamente por encima de 1000°C en comparación con las superaleaciones. Límite útil ~1100°C.

Ductilidad y resistencia a la fractura - Compuesto intermetálico quebradizo. Falla antes de mostrar mucha deformación plástica.

Fabricabilidad - Al igual que otras aleaciones de alto rendimiento, el conformado y la fabricación pueden resultar difíciles. Posibilidad limitada de trabajo en frío.

Coste de la materia prima - Más caro que las aleaciones de acero o aluminio. El precio es volátil con los precios del níquel.

Coatabilidad - Difícil depositar revestimientos gruesos y densos mediante pulverización térmica u otros métodos.

Disponibilidad - Al tratarse de una aleación más reciente, la disponibilidad de formas de producto y los conocimientos sobre procesamiento son limitados en comparación con las aleaciones tradicionales.

Tamaño del componente - Piezas grandes y complejas difíciles de fabricar, especialmente mediante métodos emergentes como la fabricación aditiva.

Así pues, el aluminuro de níquel no es adecuado para las aplicaciones térmicas más exigentes, en las que la ductilidad, la fabricidad y la resistencia a temperaturas extremas se imponen a todos los demás factores. Sin embargo, su rendimiento integral lo convierte en un candidato para sustituir a las superaleaciones, los aceros inoxidables o los revestimientos en aplicaciones con requisitos ligeramente menos agresivos a un precio potencialmente más bajo.

Métodos de procesamiento del aluminuro de níquel

Debido a su alta resistencia y a su naturaleza quebradiza, el aluminuro de níquel requiere métodos de procesamiento no convencionales para producir piezas y componentes.

Fabricación aditiva

También conocida como impresión 3D, permite construir geometrías complejas y optimizadas capa a capa directamente a partir del polvo de aleación. La fusión selectiva por láser (SLM), el sinterizado directo de metal por láser (DMLS) y la deposición de metal por láser (LMD) son técnicas de AM de aluminuro de níquel muy populares.

Beneficios: Máxima libertad de diseño, componentes personalizados, reducción de residuos y plazos de entrega más cortos.

Limitaciones: Velocidades de fabricación lentas, coste elevado de los equipos, tamaños restringidos, a menudo es necesario el postprocesado.

Moldeo por inyección de metales

El polvo se mezcla con un aglutinante, se moldea en una forma especializada, se retira el aglutinante y se sinteriza el componente. Combina la versatilidad del moldeo por inyección de plástico con el rendimiento de las piezas metálicas.

Beneficios: Tolerancias estrictas, excelentes acabados superficiales, procesamiento rápido y automatizado

Limitaciones: Límites del tamaño de las piezas, materias primas especializadas necesarias, etapas posteriores a la sinterización

Pulvimetalurgia

El polvo de aluminuro de níquel se compacta en moldes y se densifica. El HIP puede utilizarse para la densidad total. Las técnicas convencionales de prensado y sinterización permiten obtener grandes volúmenes a menor coste.

Beneficios: Geometrías moderadamente complejas, con capacidad para formas netas, propiedades densas

Limitaciones: Menos precisas que las técnicas aditivas, formas más sencillas

Revestimientos por pulverización térmica

La materia prima en polvo de aluminuro de níquel se calienta y se propulsa a los sustratos para depositar revestimientos metálicos gruesos mediante diversas técnicas: pulverización de plasma, HVOF, etc.

Beneficios: Revestimientos protectores para grandes componentes como tuberías o depósitos

Limitaciones: Alta porosidad, límites en el grosor del revestimiento, preparación exhaustiva del sustrato

Fundición a la cera perdida

El aluminuro de níquel fundido se vierte en moldes especializados creados a partir de patrones de cera para piezas de fundición complejas y precisas.

Beneficios: Excelente acabado superficial, precisión dimensional, formas complejas en estado acabado

Limitaciones: Límites de tamaño de las piezas, utillaje costoso

Así, mientras que la fabricación convencional con fresa y torno está muy restringida para el aluminuro de níquel, estos métodos emergentes ofrecen mayores posibilidades de fabricación en consonancia con el potencial de alto rendimiento de la aleación.

Investigación y desarrollo

Aunque el aluminuro de níquel posee propiedades atractivas, los esfuerzos de I+D en curso se centran en ampliar la comprensión de los mecanismos de refuerzo de la aleación, mejorar la ductilidad a temperatura ambiente y la resistencia a la fractura, perfeccionar las composiciones y microestructuras guiadas por modelos computacionales, y cualificarla para aplicaciones a temperaturas extremas en motores de aviación, turbinas eléctricas terrestres, motores de cohetes y reactores nucleares.

Optimización de la aleación

La adición de aleaciones de tántalo, cromo, boro y otros elementos puede adaptar la resistencia a la fractura a temperatura ambiente y las propiedades mecánicas a alta temperatura del aluminuro de níquel. Las simulaciones termodinámicas junto con la inteligencia artificial ayudan a identificar composiciones resistentes a la oxidación, la fluencia y la segregación.

Manipulación de la estructura del grano

El tamaño del grano y la morfología del aluminuro de níquel influyen en su ductilidad a la tracción y a la fluencia. El uso de la solidificación direccional para crear granos columnares orientados mejora la tenacidad a la fractura a temperatura ambiente y la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga. Los granos columnares extragrandes también aumentan la resistencia a la rotura por fluencia.

Ingeniería de inclusión

La introducción de inclusiones a escala nanométrica de óxido de circonio u otras cerámicas dificulta el deslizamiento de los límites de grano para mejorar radicalmente la resistencia a la fluencia a alta temperatura. Estas partículas también eliminan los oligoelementos nocivos.

Fabricación híbrida

La combinación de la fabricación aditiva por deposición en capas y el mecanizado permite utilizar la resistencia del aluminuro de níquel exclusivamente donde se necesita, mientras que las aleaciones más dúctiles se integran en las regiones que requieren tolerancia a los daños.

Desarrollo de revestimientos

La aplicación de revestimientos protectores con una resistencia medioambiental superior a los componentes de aluminuro de níquel crea un sistema compuesto que combina la capacidad térmica de los aluminuros de níquel con una resistencia extrema a la corrosión.

Unión y reparación

Los aluminuros de níquel resultan difíciles de soldar por fusión sin que se agrieten. El desarrollo de técnicas de soldadura a baja temperatura, unión transitoria en fase líquida y unión pulvimetalúrgica permite utilizar el aluminuro de níquel en ensamblajes más complejos y restaurar componentes dañados.

Así pues, aunque el aluminuro de níquel ya está demostrando sus méritos en aplicaciones térmicamente exigentes, los esfuerzos científicos y tecnológicos en curso tienen como objetivo desbloquear por completo sus límites de rendimiento potencial en los entornos de uso más agresivos de todos los sectores.

Principios de diseño del aluminuro de níquel

Los componentes y piezas diseñados para aluminuro de níquel deben tener en cuenta su combinación única de alta resistencia y baja ductilidad a temperatura ambiente y resistencia a la fractura.

Concentraciones de estrés

Evite las muescas, los agujeros pequeños, las esquinas afiladas y otras geometrías no uniformes que producen elevaciones de tensión localizadas que pueden iniciar grietas incluso con cargas moderadas. O refuerce localmente la zona con secciones más gruesas.

Tensiones residuales

Reducir al mínimo los métodos de procesamiento que introducen tensiones residuales de tracción, como el trabajo excesivo en frío, que puede combinarse con las tensiones de servicio para superar los límites locales de fractura.

Estabilidad térmica

Para un servicio por encima de 1000°C, asegúrese de que las exposiciones no superan los tiempos que dan lugar a una evolución microestructural que afecta negativamente a las propiedades mecánicas debido a la partición elemental o a la precipitación de fases frágiles.

Elevación por fatiga

Diseño para vida finita bajo tensiones cíclicas determinando límites seguros de amplitud de tensión alterna correlacionados con ciclos de servicio totales, teniendo en cuenta las tensiones medias y el entorno.

Tolerancia al daño

Diseñar una tenacidad a la fractura adecuada mediante la elección de la composición, el control de la estructura del grano y los enfoques de aleación híbrida para resistir el inicio y el crecimiento de grietas o permitir la detección mediante inspección no destructiva.

Prestaciones por corrosión

En esencia, el aluminuro de níquel debe aplicarse de forma conservadora en el diseño, de forma muy parecida a la cerámica, centrándose en tensiones y deformaciones moderadas y uniformes, evitando al mismo tiempo las subidas de tensión y maximizando el espesor de la sección en la medida de lo posible. De este modo se garantiza que los defectos locales no se propaguen durante el uso y provoquen fallos prematuros. Con una ingeniería cuidadosa que tenga en cuenta las capacidades y limitaciones exclusivas del aluminuro de níquel, éste ofrece un servicio fiable en las numerosas aplicaciones térmicamente exigentes que permite.

Control de calidad e inspección del aluminuro de níquel

Garantizar polvo de aluminuro de níquel y los componentes fabricados cumplan las especificaciones requiere una combinación de identificación positiva de materiales, muestreo y análisis químico, caracterización microestructural, evaluación no destructiva y validación de propiedades mecánicas.

Análisis de polvos confirma la composición química mediante emisión óptica o espectroscopia de fluorescencia de rayos X con respecto a las especificaciones de calidad. El tamizado determina el cumplimiento de la distribución del tamaño de las partículas. La densidad aparente y el índice de flujo hall miden las propiedades del polvo para su procesamiento posterior.

Identificación positiva de material (IMP) mediante espectroscopia de rotura inducida por láser o fluorescencia de rayos X determina la química de aleación presente real frente a la esperada para garantizar la calidad.

Microscopía óptica evalúa la microestructura - homogeneidad, tamaño de grano, fases no deseadas, defectos - con un aumento de hasta 1000x en muestras preparadas. El análisis de imágenes cuantifica las características del grano.

Microscopía electrónica de barrido revela detalles microestructurales más finos como límites de grano, fisuras diminutas, precipitados intermetálicos e inclusiones. Los mapas elementales confirman la uniformidad de la distribución.

Microscopía electrónica de transmisión proporciona las vistas de mayor aumento de las estructuras internas, distinguiendo nanoprecipitados, dislocaciones atómicas, límites de fase y partículas de refuerzo dentro de la matriz metálica.

Pruebas químicas mediante emisión óptica o espectrometría de masas detecta oligoelementos hasta niveles de partes por millón, determinando si impurezas como el azufre, el oxígeno y el carbono cumplen los límites.

Difracción de rayos X identifica las fases presentes por sus patrones únicos de difracción de la red atómica. Confirma que la composición de las fases coincide con las expectativas.

Pruebas mecánicas determina si la resistencia, la ductilidad, la tenacidad a la fractura, la fatiga de alto ciclo, la resistencia a la fluencia, los parámetros de crecimiento de grietas y otras propiedades alcanzan los mínimos de diseño mediante ensayos normalizados de tracción, compresión, flexión, fractura y de probetas cargadas cíclicamente en una gama de temperaturas.

Evaluación no destructiva La inspección mediante líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonidos y radiografía permite descubrir defectos superficiales e internos. Verifica la integridad de las regiones críticas.

Pruebas de corrosión mediante la exposición a entornos que simulan las condiciones de servicio -niebla salina, gases que contienen azufre, productos de combustión, ácidos- evalúa el rendimiento frente a los objetivos. El análisis posterior a la prueba revela los modos de ataque.

Evaluación de por vida mediante ensayos a temperatura elevada a largo plazo, predice la fluencia, la rotura por tensión y la supervivencia a la fatiga termomecánica en función de las necesidades de la aplicación: miles de horas para motores de aviación o años para la generación de energía. Confirma los márgenes de diseño.

Con el aluminuro de níquel, conseguir lo que se espera depende en gran medida de la verificación de que la química, la microestructura y las propiedades se ajustan a las especificaciones, las normas y las condiciones de funcionamiento previstas. La validación de la calidad, combinada con los controles del proceso, garantiza un rendimiento fiable en aplicaciones exigentes.

Códigos y normas del aluminuro de níquel

La utilización del aluminuro de níquel en todas las industrias exige un consenso sobre las especificaciones técnicas relacionadas con las gamas químicas, los mínimos de propiedades, los controles de calidad, los procesos de fabricación, los procedimientos de inspección y la metodología de diseño. Las normas específicas de cada aplicación pretenden garantizar la vida útil, la seguridad y la funcionalidad.

Aeroespacial

AMS 4001 - Fundiciones de níquel-aluminio

AMS 2774 - Tratamiento térmico de aleaciones de níquel y aluminio en polvo

Abarcan las composiciones químicas, las propiedades mecánicas a temperatura ambiente y elevada, las normas metalográficas, los procedimientos de ensayo, los pasos de garantía de calidad y los controles de proceso adaptados a los componentes de los motores de aviación.

Fabricación aditiva

ASTM F3055 - Especificación estándar para la fabricación aditiva de componentes estructurales de aluminuro de níquel (Ni3Al) mediante fusión en lecho de polvo.

Proporciona requisitos sobre la materia prima en polvo, principios de diseño, fundamentos del proceso, postprocesado, métodos de ensayo, inspección y criterios de aceptación cuando se fabrican piezas de aluminuro de níquel utilizando tecnologías de lecho de polvo láser.

Automoción

Aunque aún se están desarrollando normas específicas para la automoción, a menudo se adaptan o adoptan controles y directrices sobre el uso de aleaciones de alto rendimiento procedentes de los sectores aeroespacial o energético.

Calefacción industrial

Los grados ASM 2700 definen diversas aleaciones de aluminuro de níquel utilizadas para tubos radiantes, muflas y otros componentes de hornos, especificando la química, las características mecánicas, las formas del producto y los controles de calidad adaptados a los entornos de procesamiento térmico.

En general, la utilización de estos códigos y especificaciones ampliamente aceptados a la hora de fabricar o comprar aluminuro de níquel establece una alineación entre los productores, los fabricantes de piezas y los usuarios finales en cuanto a los parámetros relacionados con la calidad, la fiabilidad y la seguridad para la temperatura de servicio prevista.

Publicaciones de investigación sobre el aluminuro de níquel

Entre los temas clave del aluminuro de níquel que se investigan en todo el mundo figuran:

• Mecanismos fundamentales de deformación, refuerzo y daño
• Desarrollo de aleaciones
• Producción de polvo e incorporación de partículas cerámicas
• Fabricación aditiva
• Estructuras híbridas con otras aleaciones
• Revestimientos protectores
• Mejora de la soldabilidad

Destacados

• La Universidad de Oxford modeló la unión interatómica de las adiciones de aleación para reducir la fragilización
• La Universidad de Wisconsin demostró la mejora de la vida útil del 30-40% mediante nanoinclusiones de óxido de circonio.
• JAMRI Japón desarrolla palas de aluminuro de níquel para turbinas a 700 °C
• GE Aviation fabrica piezas para turbinas con tecnología de fusión de lecho de polvo por láser
• ANSTO Australia crea innovadores métodos de unión a baja temperatura

De este modo, los principales grupos de investigación y los principales agentes de la industria mundial siguen ampliando las capacidades del aluminuro de níquel, los conocimientos sobre su procesamiento y su aplicación en tecnologías críticas de energía limpia, propulsión y alta temperatura.

La publicación continua de los resultados en revistas revisadas por expertos de reconocido prestigio permite compartir las lecciones aprendidas para avanzar en la madurez de este compuesto intermetálico de alto rendimiento. El creciente número de artículos de investigación sobre el aluminuro de níquel pone de manifiesto el gran interés y el progreso de la comunidad científica por elevar su función actual de nicho a una solución material mucho más amplia.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Cuál es el uso principal del polvo de aluminuro de níquel?

El uso principal es la fabricación de componentes para aplicaciones de alta temperatura, principalmente en los sectores aeroespacial, energético y de automoción, donde debe mantenerse una buena resistencia mecánica en atmósferas intensamente calientes, oxidativas o corrosivas que superen los 540°C (1000°F).

¿Por qué el aluminuro de níquel es mejor que los aceros inoxidables a altas temperaturas?

El aluminio y otros elementos de aleación permiten al aluminuro de níquel resistir la oxidación, la corrosión y la deformación mucho mejor que los aceros inoxidables por encima de unos 1000°F. Sacrifica algo de dureza a temperatura ambiente a cambio de estabilidad térmica.

¿Qué metal tiene el punto de fusión más alto?

El tungsteno tiene el punto de fusión más alto, a 3422 °C (6192 °F). Sin embargo, el aluminuro de níquel conserva la resistencia útil hasta más de 2000 °F, mucho más que el límite superior de temperatura útil del tungsteno.

¿Es mejor el aluminuro de níquel que el Inconel?

Las superaleaciones de níquel Inconel ofrecen una mayor resistencia a la tracción a las temperaturas más elevadas (>1100°C), pero son más pesadas, más caras y tienen una menor resistencia a la oxidación que los aluminuros de níquel en algunos rangos de temperatura.

¿Qué industrias utilizan aluminuro de níquel?

La industria aeroespacial es la primera en adoptar este material para álabes de turbinas, turbocompresores y toberas de cohetes. La adopción está aumentando en industrias energéticas como la energía solar de concentración, el procesamiento químico y las turbinas eléctricas por la resistencia al calor y la corrosión del aluminuro de níquel.

¿Se oxida el níquel aluminuro?

No - Su alto contenido en aluminio forma una resistente capa de óxido de aluminio que protege el metal subyacente del ataque del oxígeno a altas temperaturas. Esta capa de óxido autorregenerativa proporciona su excelente resistencia a la oxidación.

¿Se puede soldar níquel aluminuro?

El aluminuro de níquel es difícil de soldar por fusión sin que se formen grietas, pero se está avanzando para poder soldarlo mediante técnicas de soldadura. La fabricación aditiva por fusión de lecho de polvo con láser ofrece un enfoque alternativo de "soldadura" en estado sólido.

¿Por qué es difícil mecanizar el aluminuro de níquel?

Su alta resistencia resiste el corte, mientras que su baja ductilidad a temperatura ambiente provoca fracturas y desgarros bajo los esfuerzos de mecanizado en lugar de deformarse suavemente como el acero. Se requieren cambios frecuentes de herramientas y calidades especiales con recubrimientos de óxido resistentes.

¿Es tóxico el aluminuro de níquel?

El níquel y el aluminio elementales tienen baja toxicidad y son metales de ingeniería comunes. Sin embargo, el polvo fino de aluminuro de níquel plantea riesgos para la salud respiratoria similares a los de otros polvos finos, por lo que se requieren contramedidas durante su manipulación y procesamiento.

Éstas son las preguntas más habituales sobre las propiedades, la fabricación y el uso del polvo de aluminuro de níquel. Si tiene alguna otra pregunta, póngase en contacto con nosotros.

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