RESUMEN
Las aleaciones de titanio poseen una excelente resistencia mecánica específica combinada con una gran resistencia a la corrosión y oxidación. No obstante, su comportamiento frente al desgaste es pobre y limita su uso en muchas aplicaciones para la industrial naval, aeronáutica y petroquímica.
En este trabajo se propone utilizar el recubrimiento por laser o “laser cladding” para depositar capas de material compuesto de matriz de Ti6Al4V reforzado con diferentes contenidos en peso de partículas cerámicas duras de carburo de titanio (TiC) con el fin de mejorar el comportamiento frente al desgaste.
Se trata de un trabajo experimental complejo ya que el titanio posee una enorme reactividad con la atmosfera que dificulta enormemente su procesado por láser. Por este motivo, se ha diseñado una tabla de experimentación que permite estudiar el procesado por laser en varias etapas de complejidad creciente para analizar el efecto de las variables por separado.
La experimentación de ha dividido en cuatro etapas: primero se analiza el efecto de las variables de procesado por laser para recubrir Ti6Al4V con polvo de Ti6Al4V y obtener la ventana de procesado, luego se ha estudiado el efecto de la adición de diferentes fracciones de TiC y se han fabricado recubrimientos por solape de cordones, tercero se caracteriza el comportamiento frente a desgaste en seco para determinar las condiciones óptimas de procesado, finalmente se estudia en profundidad las transformaciones metalúrgicas que ocurren en los recubrimientos considerados como óptimos con el fin de proponer posibles mejoras.
Los resultados experimentales muestran que el procesado por laser de titanio requiere un estudio completo para optimizar las condiciones de procesado. Solo mediante un plan de experimentos adecuado ha sido posible triplicar la productividad del proceso y obtener recubrimientos de Ti6Al4V libres de defectos como grietas, poros y oxidación. En este sentido, el uso de helio como gas de protección supone una ventaja absoluta frente al argón por su mayor potencial de ionización para evitar la formación de plasma.
La resistencia al desgaste depende estrictamente de dos factores: el contenido de TiC y los parámetros del procesado por laser. No solo es fundamental maximizar el contenido en partículas duras sino también mantener la disolución del TiC en un límite razonable que permita una buena intercara recubrimiento-sustrato evitando la disolución masiva de TiC.
El análisis  en detalle de las transformaciones metalúrgicas muestra que las partículas de TiC cuando se disuelven por efecto del calentamiento del laser, luego precipitan en forma de carburo de titanio no estequiométrico (TiCx) con un contenido en carbono menor. Este nuevo compuesto precipita en forma de pequeños glóbulos cuya dureza y módulo elástico es menor. Por tanto, mediante la combinación adecuada de TiC y TiCx puede conseguirse un recubrimiento compuesto cuya dureza y tenacidad sea óptima para mantener una resistencia elevada al desgaste combinada con ausencia de grietas.