Superaleaciones y azufre: incluso cantidades mínimas pueden ser perjudiciales

Plano general de un avión volando por encima, mostrando ambas turbinas hechas con materiales de superaleación de alto rendimiento en el cielo azul.

Las aleaciones se forman cuando un metal se combina con otro elemento para fortalecer las propiedades del metal base. Básicamente, una aleación es solo un metal modificado. Las superaleaciones son similares, but estos materiales específicos de alto rendimiento se rigen por un estándar más alto. Por lo general, tienen una base de níquel, cobalto, titanio o hierro.

Para ser clasificada como una superaleación, la aleación debe ser capaz de funcionar de manera confiable a temperaturas extremadamente altas, poseer una resistencia y estabilidad superficial superiores, y debe ser resistente a la deformación por termofluencia. Una fuerte resistencia a la corrosión y a la oxidación también son características de las superaleaciones, pero es importante señalar que no son inmunes a la oxidación con el tiempo si no se toman medidas de protección. Desafortunadamente, incluso cuando se toman medidas de protección, los contaminantes como el azufre amenazan con hacer inútil dicha protección.

¿Por qué es importante la protección contra la oxidación?

La oxidación afecta negativamente a una superaleación al debilitar su resistencia, lo que con el tiempo puede provocar fragilidad y agrietamiento. Dado que los materiales de alto rendimiento, como las superaleaciones, se utilizan principalmente y se confía en ellos en industrias como la aeroespacial y la energía nuclear, es fundamental que estos materiales funcionen según lo previsto. Las fallas de los materiales podrían ser la diferencia entre la vida y la muerte, en algunas circunstancias.

Control de la oxidación mediante oxidación selectiva

Para hacer que las superaleaciones sean aún más indestructibles y protegerlas contra la oxidación, se realiza una oxidación selectiva. Con la oxidación selectiva, las superaleaciones se diseñan para oxidarse de manera que se cree una capa protectora de material oxidado que “cubre” la aleación, evitando que el oxígeno invada la estructura interna de la aleación. Sin embargo, esto significa que para seguir protegiendo la infraestructura de la superaleación, la capa oxidada protectora debe permanecer estable e intacta.

Azufre: Una amenaza peligrosa

La presencia de azufre, incluso en niveles de trazas, puede interferir con el proceso de oxidación selectiva. El azufre degrada esa capa protectora, dejando a la superaleación vulnerable a la oxidación negativa y acortando su vida útil. Por lo tanto, la determinación precisa del contenido de azufre, hasta la décima de microgramo, es fundamental para garantizar un rendimiento óptimo y la longevidad en las superaleaciones.

Una técnica de combustión para la seguridad definitiva

Históricamente, la única forma de determinar con precisión niveles ultrabajos de azufre era con espectrometría de masas por descarga luminiscente (GD-MS), debido a su gran sensibilidad. Ahora, incluso se pueden usar métodos de combustión cuando se combinan con los instrumentos adecuados, como CS844ES de LECO .

Analizador elemental de carbono y azufre LECO CS844

El CS844ES utiliza combustión de alta frecuencia y gestión inteligente de gas portador con detección por infrarrojos para alcanzar un límite de detección de aproximadamente 0.1 μg, lo que garantiza que incluso las trazas de azufre sean detectadas y asegura un control de calidad confiable de superaleaciones. La sensibilidad, facilidad de uso y velocidad de este instrumento lo convierten en una herramienta confiable para cualquier laboratorio. Además, el costo de los instrumentos de combustión es significativamente menor que el de GD-MS, lo que también lo convierte en una opción práctica.

Más información sobre azufre y superaleaciones

Dado que las superaleaciones constituyen partes fundamentales de los equipos aeroespaciales, dispositivos médicos y más, saber que funcionarán como se supone que deben hacerlo es de suma importancia. Tener confianza en los resultados de los niveles de azufre se puede lograr mediante técnicas de combustión especializadas, evitando el costoso GD-MS.

Determinación de niveles ultrabajos de azufre en aleaciones con CS844ES

Un contenido ultrabajo de azufre es fundamental para mantener la resistencia a la oxidación y el desempeño mecánico en las aleaciones de alta temperatura utilizadas en la industria aeroespacial y otras aplicaciones exigentes. Esta nota de aplicación describe cómo el LECO CS844ES permite determinar con precisión el contenido de azufre en niveles tan bajos como 0,1 µg en acero, níquel y superaleaciones, ampliando la técnica de combustión a sensibilidades que antes no se podían alcanzar…

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