Revista de Metalurgia, Vol 47, No 2 (2011)

Introducción al procesado pulvimetalúrgico del titanio

P. G. Esteban, L. Bolzoni, E. M. Ruiz-Navas, E. Gordo

DOI: http://dx.doi.org/10.3989/revmetalmadrid.0943

Resumen


El desarrollo de las nuevas tecnologías de extracción de titanio, que producen titanio elemental directamente en forma de polvo, sitúan a la pulvimetalurgia en un puesto estratégico para la fabricación de componentes de titanio. La disminución de coste del material base, junto a la economía de los procesos pulvimetalúrgicos, hacen más viable la diversificación de la industria del titanio, lo que permitiría alcanzar volúmenes de producción capaces de popularizar el metal y estabilizar su precio. En este trabajo se muestran algunas de las técnicas pulvimetalúrgicas empleadas para la fabricación de componentes de titanio a partir de los dos enfoques clásicos de mezcla de polvos elementales y el uso de polvos prealeados. Se describen entre otras las técnicas de prensado y sinterización convencional o compactación isostática en frío y caliente, que tratan de competir con las técnicas de procesado convencional, y se muestran algunas aplicaciones actuales y potenciales.

Palabras clave


Titanio; Pulvimetalurgia; Procesado del titanio

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Referencias


[1] Summary of Emerging Titanium Cost Reduction Technologies. A Study Performed for US Department of Energy and Oak Ridge National Laboratory. Subcontract 4000023694, EHKTechnologies (Eds.), Vancouver, EE.UU., 2004, pp. 5-28.

[2] R.A. Chernenkoff, W.F. Jandeska y J.C. Lynn, Low-cost powder metallurgy technology for particle- reinforced titanium automotive components: manufacturing process feasibility study, F.P. Report Automotive Lightweighting Materials, Contractor: U.S. Automotive Materials Partnership, 2004, pp. 57-60.

[3] C.A. Lavender, Low-cost titanium evaluation, F. P. Report, Automotive Lightweighting Materials, Contractor: Pacific Northwest National Laboratory, 2004, pp. 83-86.

[4] Opportunities for Low Cost Titanium in Reduced Fuel Consumption, Improved Emissions, and Enhanced Durability Heavy-Duty Vehicles. Subcontract 4000013062, EHKTechnologies (Eds.), Vancouver, EE.UU., 2002, pp. 12-43.

[5] M.J. Donachie, Titanium. A Technical Guide, Ed. ASM International, 1st ed., Ohio, EE.UU., 1988, pp. 9-16.

[6] D.M. Brunette, P. Tengvall, M. Textor y P. Thompsen, Titanium in medicine: Materials Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses and Medical Applications, Ed. Springer, 1st ed., Heidelberg, Berlin, 2001, pp. 1-26.

[7] H.J. Rack y J.I. Qazi, Mat. Sci. Eng. C 26 (2006) 1.269-1.277.

[8] T. E. Norgate y G. Wellwood, Jom 58 (9) (2006) 58-63. doi:10.1007/s11837-006-0084-y

[9] K. Faller, SAE 2002 World Congress, Detroit, EE.UU., 2002, Society of Automotive Engineers (Eds.), Michigan, EE.UU., 2002, pp. 27-34.

[10] F.H. Froes, H. Friedrich, J. Kiese y D. Bergoint, Jom 56 (2) (2004) 40-44. doi:10.1007/s11837-004-0144-0

[11] T. Tetsui, Mat. Sci. Eng. A 329-331 (2002) 582-588. doi:10.1016/S0921-5093(01)01584-2

[12] E.J. Wall, R. Sullivan y J. Carpenter, Progress Report for Automotive Lightweighting Materials. Progress Report-FY 2006, vol. 1, U.S. Department of Energy (Eds.), Washington, EE.UU., 2007, pp. 98-109.

[13] E.J. Wall, R. Sullivan y J. Carpenter, Progress Report for Automotive Lightweighting Materials. Progress Report -FY2005, U.S. Department of Energy (Eds.), Washington, EE.UU, 2006, pp. 1-5.

[14] H. Friedrich, J. Kiese, H.G. Haldenwanger y A. Stich, Ti-2003 Science and Technlogy: Proceedings 10th World Conference on Titanium, Weinheim, Germany, Wiley VCH, Hamburg, Germany, 2004 pp. 3.393-3.402.

[15] P.X. Fu, X.H. Kang, Y.C. Ma, K. Liu, D.Z. Li e Y.Y. Li, Intermetall. 16 (2) (2008) 130-138. doi:10.1016/j.intermet.2007.08.007

[16] K. Gebauer, Intermetall. 14 (4) (2006) 355-360. doi:10.1016/j.intermet.2005.08.009

[17] M. Blum, G. Jarczyk, H. Scholz, S. Pleier, P. Busse, H.-J. Laudenberg, K. Segtrop y R. Simon, Mat. Sci. Eng. A 329-331 (2002) 616-620. doi:10.1016/S0921-5093(01)01513-1

[18] T. Noda, Intermetall. 6 (7-8) (1998) 709-713. doi:10.1016/S0966-9795(98)00060-0

[19] W.J. Kroll, Trans. Am. Electrochem. Soc. 78 (1940) 35-47. doi:10.1149/1.3071290

[20] S.J. Gerdemann, Adv. Mater. Process. 159 (7) (2001) 41-43.

[21] G. Crowley, Adv. Mater. Process. 161 (11) (2003) 25-27.

[22] K.S. Weil, Y. HovanskI y C.A. Lavender, J. Alloys Comp., 473 (1-2) (2009) L39-L43. doi:10.1016/j.jallcom.2008.06.097

[23] G.Z. Chen, D.J. Fray y T.W. Farthing, Nature 407 (361-364) (2000) 361. PMid:11014188

[24] M. Ma, D. Wang, W. Wang, X. Hu, X. Jin y G.Z. Chen, J. Alloys Comp. 420 (1-2) (2006) 37-45.

[25] A.J. Fenn, G. Cooley, D. Fray y L. Smith, Adv. Mater. Process. 162 (2004) 51-53.

[26] C. Yuyong, X. Shulong, T. Jing, K. Fantao y W. Huiguang, International Technology and Innovation Conference, ITIC 2006, Section I: Advanced Manufacturing Technology, Hangzhou, The Institution of Engineering and Technology (Eds.), China, 2006, pp. 439-442.

[27] R.I. Jaffee e I. E. Campbell, Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng. 185 (1949) 646-654.

[28] R.I. Jaffee, H.R. Ogden y D.J. Maykuth, Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng. 188 (1950) 1.261-1.266.

[29] F.C. Campbell, Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Ed. Elsevier, 1st ed., London, U.K., 2006, pp. 137-173.

[30] Y. Kosaka, S.P. Fox, K. Faller, S.H. Reichman y D. Tilly, Symposium on Cost Affordable Titanium, TMS Annual Meeting, Charlotte, North Carolina, EE.UU., 2004, F.H. Froes, M. Ashraf Imam, and Derek Fray (Eds.), EE.UU., pp. 77-84.

[31] C. Leyens y M. Peters, Titanium and Titanium Alloys. Fundamentals and Applications, Ed.Wiley-VCH, 1st ed., Weinheim, Germany, 2003, pp. 245-250.

[32] E. Nyberg, M. Miller, K. Simmons y K.S. Weil, Met. Powder Rep. 60 (10) (2005) 8-13. doi:10.1016/S0026-0657(05)70496-3

[33] E. Fukasawa, R. Murayama y W. Kagohashi, Titanium ‘92: Science and Technology, Vols. 1-3, San Diego, California, EE.UU., 1992, F.H. Froes, I.L. Caplan (Eds.), 1993, pp. 919-926.

[34] I. Park, T. Abiko y T.H. Okabe, J. Phys. Chem. Solids 66 (2005) (2-4) 410-413.

[35] F.H. Froes y D. Eylon, Inter. Mater. Rev. 35 (3) (1990) 162-182.

[36] D. Eylon, F.H. Froes y S.Abkovitz, Titanium powder metallurgy alloys and composites, ASM Metals Handbook Vol 7: Powder Metallurgy, Ed. ASM International, 9th Ed., Ohio, EE.UU., 1998, pp. 874-886.

[37] W. Schatt y K.P. Wieters, Powder Metallurgy: Processing and Materials, European Powder Metallurgy Association, (Eds), 1st ed., Shrewsbury, U.K., 1997, pp. 106-121.

[38] O.M. Ivasishin, V.M. Anokhin, A.N. Demidik y D.G. Savvakin, Development in Light Metals, Key Eng. Mater. vol 188, Ed. Trans Tech Publications, Switzerland, 2000, pp. 55-61.

[39] T. Saito, H. Takamiya y T. Furuta, Mat. Sci. Eng. A 243 (1998) 273-278. doi:10.1016/S0921-5093(97)00813-7

[40] M. Hagiwara y S. Emura, Progress in Powder Metallurgy, Mater. Sci. Forum, vol. 534-536, Ed. Trans Tech Publications, Switzerland (2007) pp. 777-780.

[41] V.A. Druz, V.S. Moxson, R. Chernenkoff, W.F. Jandeska JNR y J. Lynn, Met. Powder Rep. 61 (10) (2006) 16-21. doi:10.1016/S0026-0657(06)70736-6

[42] M. Hagiwara y S. Emura, Mat. Sci. Eng. A 352 (2003) 85-92. doi:10.1016/S0921-5093(02)00897-3

[43] T. Saito, Adv. Perform. Mater. 2 (2) (1995) 121-144. doi:10.1007/BF00711267

[44] S. Kuramoto, T. Furuta, J. Hwang, K. Nishino y T. Saito, Mat. Sci. Eng. A 442 (2006) 454-457. doi:10.1016/j.msea.2005.12.089

[45] G. Lütjering y J.C. Williams, Titanium. Engineering Materials and Processes, Ed. Springer, 1st ed., Berlin-Heidelberg, 2003, pp. 86-95.

[46] S. Abkowitz, S.M. Abkowitz, H. Fisher y P.J. Schwartz, Jom 56 (5) (2004) 37-41. doi:10.1007/s11837-004-0126-2

[47] V.S. Moxson y V.A. Duz, Process of direct powder rolling of blended elemental titanium alloys, titanium matrix composites, and titanium aluminides, US Patent No. US 7.311.873-B2, EE.UU., 2007.

[48] V.S. Moxson y E. Ivanov, Manufacture of fully dense sheets, strips and layered composites involves consolidating by hot pressing, hot rolling, hot isostatic pressing or hot extrusion, and additional sintering and/or annealing the preform, US Patent No. US 2.004.096.350-A1, EE.UU., 2004.

[49] C.R.F. Azevedo, D. Rodrigues y F. Beneduce Neto, J. Alloys Comp. 353 (1-2) (2003) 217-227.

[50] O.N. Senkov y F.H. Froes, Int. J. Hydrogen Energy 24 (6) (1999) 565-576. doi:10.1016/S0360-3199(98)00112-8

[51] G. Wegmann, R. Gerling, F.P. Schimansky, H. Clemens y A. Bartels, Intermetall. 10 (5) (2002) 511-17. doi:10.1016/S0966-9795(02)00026-2

[52] T.M.T. Godfrey, A. Wisbey, P.S. Goodwin, K. Bagnall y C.M. Ward-Close, Mat. Sci. Eng. A 282 (2000) 240-250. doi:10.1016/S0921-5093(99)00699-1

[53] R.M. German, Powder injection moulding. Ed.Metal Powder Industries Federation, 1st ed., Princeton, New Jersey, EE.UU., 1990, pp. 3-19.

[54] F.H. Froes, Powder Metall. Met. Ceram. 46 (5-6) (2007) 303-310. doi:10.1007/s11106-007-0048-y

[55] B. Williams, Metal Powder Rep.58 (10) (2003) 30-30. doi:10.1016/S0026-0657(03)01034-8

[56] F.G. Arcella y F.H. Froes, Jom 52 (5) (2000) 28-30. doi:10.1007/s11837-000-0028-x

[57] D. H. Abbott y G. G. Arcella, Adv. Mater. Process. 153 (5) (1998) 29-30.

[58] I. Polmear, Light Alloys: From Traditional Alloys to Nanocrystals, 4th Edition, Butterworth- Heinemann, UK, 2006, pp. 1-28.

[59] J.C. Williams, Mat. Sci. Eng. A 263 (1999) 107-111. doi:10.1016/S0921-5093(98)01179-4

[60] P.J. Blau, B.C. Jolly, J.QU, W.H. Peter y C.A. Blue, Wear 263 (7-12) (2007) 1.202-1.211.

[61] Y. Kosaka, S.P. Fox, K. Faller y S.H. Reichman, Symposium on Cost Affordable Titanium, 2004 TMS Annual Meeting, F.H. Froes, M. Ashraf Imam, and Derek Fray (Eds.), EE.UU., 2004, pp. 69-76.

[62] R. Stringer, Metal Powder Rep. 64 (3) (2009) 8-9. doi:10.1016/S0026-0657(09)70073-6

[63] R. Felton, P. Imgrund, F. Petzoldt, V. Friederici, D. Busquets-Mataix, L. Reig, V. Amigó y J.A. Calero, Metal Powder Rep. 64 (3) (2009) 12-17. doi:10.1016/S0026-0657(09)70075-X

[64] M. Hull, Powder Metall. 47 (1) (2004) 12-14.

[65] J.W. Adams, W.N. Roy, V.A. Duz y V.S. Moxson, Low Cost Titanium Powder Metallurgy Components for Armor and Structural Applications, Titanium 2006, International Titanium association, San Diego, California, EE.UU., 2006.

[66] Y. Liu, L.F. Chen, H. P. Tang, C.T. Liu, B. Liu y B.Y. Huang, Mat. Sci. Eng. A 418 (2006) 25-35. doi:10.1016/j.msea.2005.10.057

[67] P.G. Esteban, E.M. Ruiz-Navas, L. Bolzoni y E. Gordo, Proceedings Euro PM2007 - Lightweight & Porous Materials, vol. 2, Toulouse, France, 2007, European Powder Metallurgy Association, Shrewsbury, UK, 2007, pp. 353-358.

[68] P.G. Esteban, E.M. Ruiz-Navas, L. Bolzoni y E.Gordo, Metal Powder Rep. 63 (4) (2008) 24-27. doi:10.1016/S0026-0657(09)70040-2

[69] O.M. Ivasishin, Mater. Forum 29 (2005) 1-8.

[70] P. García, Tesis Doctoral, Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química, Escuela Politécnica Superior, Universidad Carlos III de Madrid, 2009.

[71] Guide to Engineered Materials, Adv. Mater. Process. (2001) 148-150.




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