Ingeniería

Aleación para la próxima generación de aviones caza


La nueva aleación, preparada por el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de los EE.UU., está siendo desarrollada para su uso en el F-35, que se convertirá en el caza primario más utilizado por la Fuerza Aérea y la Marina de Estados Unidos y de sus aliados.

Los investigadores del Centro de Preparación de Materiales del Laboratorio Ames van a producir en los próximos meses unos 180 kilogramos de una aleación de Aluminio-Itrio-Níquel (Al-Y-Ni), que servirá como punto de referencia para las pruebas y para ayudar a refinar las técnicas de producción comercial. El material está siendo desarrollado en colaboración con el fabricante de motores de aviación Pratt & Whitney y otros socios públicos y privados, para reemplazar los más pesados o costosos componentes en algunas secciones de los motores de las aeronaves. El material también puede ser usado en otras partes de un avión, como por ejemplo en componentes de las alas.

Si el nuevo material alcanza las expectativas, puede tener un notable impacto sobre la eficiencia en vuelo de las aeronaves militares y civiles. Los ingenieros de Pratt & Whitney estiman que reemplazando varios componentes en un motor particular de propulsión a chorro con la aleación de Al-Y-Ni, se puede aligerar su peso casi 160 kilogramos. Ésta es una reducción de peso astronómica en el diseño de una aeronave, donde los ingenieros suelen ser felices cuando pueden reducir el peso de los componentes unos pocos kilos por aquí o por allá. Y además, implica la capacidad de cargar mucho más combustible o llevar mucha más carga.

La aleación es producida usando un proceso llamado atomización de gas a alta presión (HPGA). Iver Anderson, un metalúrgico del Laboratorio Ames, logró en los años 90 dar los primeros pasos en el desarrollo del HPGA. Este proceso usa una boquilla especial para expulsar un chorro de la aleación de metal fundido con un gas presurizado como el helio o el nitrógeno. El resultado son finas partículas de polvo de metal que son altamente uniformes en su composición química y, debido a su enfriamiento muy rápido, exhiben una estructura amorfa como la del metal líquido en lugar de una estructura cristalina convencional.

El metal pulverizado se procesa aglutinando las partículas, que retienen algo de su estructura amorfa. Esta estructura, parcialmente amorfa y parcialmente cristalizada, da a los materiales producidos mediante HPGA propiedades mejoradas, como la fortaleza y la ductilidad. Pruebas preliminares de la aleación han demostrado que supera a cualquier producto comercialmente disponible.


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