Aleaciones basadas en níquel en la industria aeroespacial

El elemento número 28 en la tabla periódica es níquel. Este metal duro y dúctil, cuando se combina con otros metales, como el acero, puede formar aleaciones útiles. Estas aleaciones son magnéticas, resistentes al desgaste y pueden soportar temperaturas extremadamente altas. Estas propiedades le dan a las aleaciones basadas en níquel muchas aplicaciones efectivas en la industria aeroespacial.
Las aeronaves y la nave espacial son máquinas complejas diseñadas y construidas para especificaciones precisas. En muchos casos, la operación adecuada y confiable de estos aviones puede ser una cuestión de vida y muerte. Por lo tanto, los ingenieros aeroespaciales confían en las aleaciones a base de níquel para proporcionar la respuesta requerida al encontrar situaciones específicas en el vuelo. Aquí hay una descripción general de cómo estos metales mixtos contribuyen a la industria aeroespacial.

Aleaciones de níquel en turbinas de gas
Uno de los mejores usos de las aleaciones de níquel es en turbinas de gas en motores de aviones. Una turbina es un ventilador giratorio que utiliza una fuente de energía para producir otra fuente de energía, como una planta de energía hidroeléctrica o una turbina eólica. Las turbinas de gas de la aeronave funcionan con el mismo principio, excepto que el gas presurizado produce la energía necesaria para rotar la turbina. El empuje generado por la turbina de la aeronave impulsa el avión hacia adelante, fuera del suelo y hacia el aire.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los motores de turbina de gas requerían un mantenimiento frecuente porque las altas temperaturas del motor de combustión interna corroería rápidamente las aleaciones de acero. Los científicos e ingenieros recurrieron a las aleaciones de níquel, que son resistentes al calor y resistentes a la corrosión, para resolver este problema.
Los ingenieros de aeronaves reemplazaron las aleaciones de acero inoxidable en turbinas con aleaciones de níquel, especialmente en la cámara de combustión. En la cámara de combustión, los inyectores de combustible liberan una corriente continua de aire presurizado, y los soportes de llama mantienen el flujo de aire quemado durante todo el vuelo, incluso cuando hay mucho viento que sopla a través de la turbina. Debido a esta llama continua, la cámara de combustión debe soportar altas temperaturas durante mucho tiempo. Las aleaciones de níquel hacen esto posible.

Después de descubrir el valor de las aleaciones de níquel en las turbinas de gas, los ingenieros aeroespaciales continuaron mejorando el rendimiento de las aleaciones de níquel en el vuelo de la aeronave.
Agregar otros metales como el tungsteno y el molibdeno a las aleaciones los hace más resistentes al calor. El uso de recubrimientos a base de aluminio mejora la corrosión y la resistencia al óxido de las aleaciones de níquel. Los nuevos métodos de fundición de aleación les dan la fuerza direccional que necesitan.

Hoy, alrededor de 1.8 toneladas de aleaciones de níquel se usan en un solo motor a reacción. Estas aleaciones de níquel permiten que los motores a reacción completen aproximadamente 20, 000 Horas de vuelo sin reparaciones importantes. Por el contrario, antes de que las aleaciones de níquel se convirtieran en estándar, los aviones tenían una vida en vuelo de solo 5 horas, lo que muestra la importancia de las aleaciones de níquel en la industria aeroespacial.

Aleaciones de níquel en otros componentes de la aeronave
Si bien las aleaciones de níquel son mejor conocidas por mejorar la eficiencia de las turbinas de gas, también se usan en otros componentes de la aeronave.
La aleación 80A puede retener su forma incluso a temperaturas extremadamente altas y un gran estrés. A menudo se usa en las válvulas de escape de la aeronave, que eliminan los gases de escape en caliente del motor.

Monel es otra aleación de níquel utilizada en aviones. Este metal contiene 68% de níquel, 29% de cobre y pequeñas cantidades de hierro, manganeso y otros elementos. Monel es similar al acero en muchos sentidos, tiene una alta resistencia a la presión pesada (es decir, la resistencia a la tracción) y se puede soldar. Los colectores de escape de la aeronave, las válvulas y las mangas del carburador, y los engranajes y las cadenas que controlan el tren de aterrizaje usan aleaciones de Monel. Los remaches de Monel también se usan para sujetar las aleaciones de acero de níquel.