TZM frente a aleaciones Mo-La: Un análisis comparativo

Introducción

Cuando se trata de materiales de alto rendimiento utilizados en entornos extremos, hay dos aleaciones que suelen ocupar un lugar destacado: TZM (titanio-circonio-molibdeno) y Mo-La (molibdeno-lantano). Ambas son derivados del molibdeno y son apreciadas por sus propiedades mecánicas superiores y su resistencia a las altas temperaturas.

Este artículo ofrece un análisis comparativo detallado de estas dos aleaciones, examinando sus composiciones, propiedades, aplicaciones y limitaciones para ayudar a seleccionar el material adecuado para aplicaciones industriales específicas.

Las aleaciones de molibdeno

Las aleaciones a base de molibdeno son materiales formados principalmente por molibdeno combinado con otros elementos para mejorar propiedades específicas como la fuerza, la resistencia a la corrosión y la estabilidad térmica.

Algunos tipos comunes son el TZM (titanio-circonio-molibdeno), conocido por su alta resistencia a temperaturas elevadas, el Mo-La (molibdeno-lantano), que ofrece una mayor ductilidad y resistencia a la oxidación, etc. Estas aleaciones tienen numerosas aplicaciones en diversos sectores.

Stanford Advanced Materials (SAM), con sede en Lake Forest, California, es uno de los principales proveedores de metales refractarios como tungsteno, molibdeno, tantalio, renio, titanio y circonio. Nos hemos especializado en suministrar productos de alta calidad adaptados a las necesidades de industrias como la aeroespacial, la metalúrgica, la de semiconductores y la de procesamiento químico. Para más información, consulte nuestra página web.

Lectura relacionada: Las principales aleaciones de molibdeno y sus usos

1. Composición y propiedades básicas

Aleación TZM:

TZM es una aleación de molibdeno con pequeñas adiciones de titanio y circonio (típicamente 0,5% de titanio, 0,08% de circonio) y, en algunos casos, una pequeña cantidad de carbono. Esta composición refuerza la base de molibdeno, haciéndola más fuerte y resistente a la fluencia a altas temperaturas. La adición de estos elementos aumenta la temperatura de recristalización y mejora la resistencia y dureza de la aleación.

Aleación Mo-La:

ElMo-La consiste en molibdeno con una pequeña adición de óxido de lantano (normalmente del 0,3% al 1,2% de lantano en peso). El óxido de lantano forma fases dispersas dentro de la matriz de molibdeno, que inhiben el crecimiento del grano y mejoran así la resistencia a altas temperaturas y la estabilidad. Esta dispersión también confiere a la aleación una mayor ductilidad y resistencia al choque térmico.

1. Propiedades mecánicas

Resistencia y dureza:

La aleación TZM presenta una mayor resistencia a la tracción y dureza en comparación con el molibdeno puro, especialmente a temperaturas superiores a 1.000°C. Esto la hace especialmente adecuada para aplicaciones de alta tensión que requieren un soporte mecánico robusto a altas temperaturas.

Resistencia a la fluencia:

Tanto las aleaciones TZM como las Mo-La ofrecen una excelente resistencia a la fluencia. Sin embargo, la TZM ofrece generalmente un mejor rendimiento en este aspecto debido a sus límites de grano reforzados, que resisten eficazmente la deformación bajo tensión a temperaturas elevadas.

Ductilidad:

Las aleaciones Mo-La tienden a tener mejor ductilidad a temperaturas más bajas que las TZM. Esta propiedad hace que el Mo-La sea más adecuado para aplicaciones en las que el material puede experimentar una variación térmica considerable y en las que la fragilidad podría ser un problema.

2. Propiedades térmicas

Conductividad térmica:

Ambas aleaciones mantienen una buena conductividad térmica, con el Mo-La superando ligeramente al TZM. Esta característica es esencial en aplicaciones como componentes de hornos e ingeniería aeroespacial, donde la disipación eficaz del calor es crucial.

Coeficiente de expansión térmica:

El Mo-La tiene un coeficiente de expansión térmica ligeramente inferior al TZM, lo que puede ser beneficioso en aplicaciones que requieren una alta estabilidad dimensional a través de ciclos de temperatura.

3. Propiedades químicas

Resistencia a la oxidación:

Ambas aleaciones presentan una excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Sin embargo, el óxido de lantano en las aleaciones Mo-La proporciona una ligera ventaja en la mejora de la resistencia a la oxidación, por lo que es más adecuado para aplicaciones a largo plazo en entornos oxidativos.

Resistencia a entornos corrosivos:

La resistencia superior del TZM le confiere una ventaja en entornos ácidos en los que la integridad estructural es primordial. Por otro lado, las propiedades únicas del Mo-La pueden ofrecer un mejor rendimiento en condiciones alcalinas.

4. Aplicaciones

Aleación TZM:

La aleación TZM se utiliza en varios sectores exigentes debido a sus propiedades superiores.

• En el sector aeroespacial, se emplea en toberas de motores de cohetes, donde debe soportar altas temperaturas y tensiones.
• En la generación de energía, el TZM se elige para componentes de reactores nucleares y turbinas de gas, gracias a su estabilidad a altas temperaturas.
• Además, en la industria del utillaje, el TZM se utiliza para herramientas de alto rendimiento que requieren fuerza y resistencia a altas temperaturas.

Aleación Mo-La:

La aleación Mo-La se utiliza ampliamente en varias aplicaciones de alta demanda debido a sus características de robustez.

• En la industria electrónica, sirve como cátodos, mandriles y estructuras de soporte en hornos de alta temperatura que se utilizan para hacer crecer cristales de zafiro.
• Para la gestión térmica, la aleación se emplea en componentes de sistemas que deben funcionar de forma constante en un amplio rango de temperaturas.
• En la industria del vidrio, la aleación Mo-La se utiliza como electrodos en hornos de fusión de vidrio, donde es crucial su excelente resistencia a la corrosión contra el vidrio fundido.

Conclusión

La elección entre las aleaciones TZM y Mo-La depende en gran medida de los requisitos específicos de la aplicación. La TZM suele ser la elección preferida para aplicaciones que exigen una gran resistencia y durabilidad en condiciones extremas, mientras que la Mo-La es preferible para aplicaciones en las que son cruciales una gran ductilidad y resistencia al choque térmico.

Tabla 1. Aleaciones TZM frente a Mo-La

Cada aleación ofrece un conjunto único de propiedades que las hacen idóneas para diferentes retos en el campo de la ingeniería de materiales avanzados. La selección final debe tener en cuenta factores como la temperatura de funcionamiento, las condiciones ambientales, las tensiones mecánicas y las consideraciones económicas.