La elevada resistencia mecánica, baja densidad y exce- cuanto a propiedades mecánicas, pero de maquinabilidad / MATERIALES lente resistencia a la corrosión son las principales mejorada debido a un tamaño de grano más fino [10,28]. propiedades que hacen que el titanio y sus aleaciones Las aleaciones near- han sido desarrolladas en las últimas sean materiales atractivos en diversos sectores: aeronáu- décadas años con el fin de aumentar las propiedades mecá- tica, aeroespacial, medicina... [1] nicas del material, y mejorar la vida a fatiga, comporta- Por su buen comportamiento a elevadas temperaturas y su miento a corrosión, ductilidad... [1-3,10]. Estas aleaciones elevado coste, que dificulta la aplicación de las aleaciones contienen una elevada cantidad de elementos estabiliza- de una de de titanio en otros muchos sectores, su empleo se ha gene- dores (Fe, Mo, V...), de tal forma que, tras el tratamiento ralizado mayormente con el desarrollo de la tecnología temple se retiene la fase β en un 100%, formando aeronáutica y aeroespacial, sector que consume un 50% de matriz β−metaestable [1,22]. Al aplicar un tratamiento la producción mundial [1-3, 4]. Así, en los nuevos Airbus 380 envejecimiento, pequeñas partículas de fase α precipitan de y en el Boeing 787 en desarrollo, el empleo de titanio se forma uniforme en la matriz de β, aumentando así la resis- sitúa entre el 12-15% [5], lo cual supone un incremento tencia del material. Algunas de las aleaciones near β más importante con respecto a los modelos anteriores que se utilizadas en los últimos años son la Ti10.2.3, Ti555.3 y Ti17. situaba en el 4-5% [6]. En la Figura 1 se muestra la evolu- ción del uso del titanio en aeronáutica desde el 2007 hasta el 2015 en relación a la cantidad de aviones fabricados. Aleaciones α Aleaciones β Aleaciones α+β metaestables β El titanio puro sufre una transformación alotrópica a 882 °C, temperatura denominada β transus, en la que se produce En la Figura 2 se observa la situación de las diferentes alea- un cambio de fase α (hcp) a β (bcc). Esta temperatura de ciones descritas en función de porcentaje de elementos transición puede elevarse, añadiendo elementos α-estabi- estabilizadores. lizadores; o disminuirse con elementos β-estabilizadores. Varios autores han analizado la dificultad en el mecanizado Por tanto, en función de su composición química, las alea- de la aleación Ti6Al4V, [12-20]. Armendia et al. [21] reali- ciones de titanio se clasifican principalmente en tres zaron un estudio comparativo de maquinabilidad, en el que grupos: α, α+β, y β o near β [1, 8]. En las del tipo α, predo- se concluyó una mejor maquinabilidad de la Ti54M. mina el porcentaje de elementos α-estabilizadores (Al, C, O, Comparando las máximas velocidades de corte que N). Destacan sus bajas propiedades mecánicas en compa- pueden emplearse de cara a alcanzar una duración de vida ración al resto de aleaciones de titanio y su excelente resis- de herramienta, la velocidad al mecanizar Ti54M resultó tencia a la corrosión. Ti-3Al-2.5V y Ti-5Al-2.5V son las más un 10-15% mayor que al mecanizar Ti6Al4V. Debido a la empleadas de este grupo. similitud en propiedades mecánicas entre ambos materia- Las aleaciones α+β, hasta ahora las más estudiadas, contie- les, la diferencia en maquinabilidad se atribuye a las dife- nen elementos α- y β- estabilizadores, lo que resulta en la rencias en microestructura, y así los resultados obtenidos formación de una microestructura mixta que proporciona al se entienden. material una buena combinación de propiedades mecáni- Sin embargo, las publicaciones relacionadas con las alea- cas. Hoy en día la aleación Ti6Al4V es la más utilizada, ciones near β se centran más en aspectos del propio mate- absorbiendo entre el 45 y el 60% del consumo mundial [1- rial (propiedades mecánicas, microestructura...) [8, 11, 3]. Timetal54M, de aquí en adelante referido como Ti54M, 22-24], pero apenas existen publicaciones que aborden es una nueva aleación α+β, muy similar a la Ti6Al4V en estudios sobre la maquinabilidad de las near β de titanio. Figura 1: Evolución del uso de aleaciones de titanio en el desarrollo de diferentes modelos de avión [7]. En la Figura 2 se observa la situación de las diferentes aleaciones descritas en función de porcentaje de elementos estabilizadores. Aleaciones β estables 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Cantidad de aviones Boening y Airbus fabricados % β estabilizadores Mo, V, Nb, Ta, Fe, Cr, Ni, Cu, W, Co β Cantidad de titanio adquirido para la fabricación de aviones/kt % α estabilizadores O, N, B, C, Al / 11 Cantidad de aviones fabricados Cantidad de titanio adquirido / kt Temperatura