RESUM
Els aliatges de titani tenen una excel·lent resistència mecànica específica combinada amb una gran resistència a la corrosió i oxidació. No obstant això, el seu comportament enfront del desgast és pobre i limita el seu ús en moltes aplicacions per a la industrial naval, aeronàutica i petroquímica.
En aquest treball es proposa utilitzar el recobriment per làser o "làser cladding" per dipositar capes de material compost de matriu de Ti6Al4V reforçat amb diferents continguts en pes de partícules ceràmiques dures de carbur de titani (TiC) per tal de millorar el comportament front al desgast.
Es tracta d'un treball experimental complex ja que el titani té una enorme reactivitat amb l'atmosfera que dificulta enormement el seu processat per làser. Per aquest motiu, s'ha dissenyat un tauler d'experimentació que permet estudiar el processat per làser en diverses etapes de complexitat creixent per analitzar l'efecte de les variables per separat.
L'experimentació s'ha dividit en quatre etapes: primer s'analitza l'efecte de les variables de processat per làser per recobrir Ti6Al4V amb pols de Ti6Al4V i obtenir la finestra de processament, després s'ha estudiat l'efecte de l’adició de diferents fraccions de TiC i s'han fabricat recobriments per solapament de cordons, tercer es caracteritza el comportament enfront de desgast en sec per determinar les condicions òptimes de processat, finalment s'estudia en profunditat les transformacions metal·lúrgiques que ocorren en els recobriments considerats com a òptims per tal de proposar possibles millores .
Els resultats experimentals mostren que el processat per làser de titani requereix un estudi complet per optimitzar les condicions de processat. Només mitjançant un disseny d'experiments adequat ha estat possible triplicar la productivitat del procés i obtenir recobriments de Ti6Al4V lliures de defectes com clevills, porus i oxidació. En aquest sentit, l'ús d'heli com a gas de protecció suposa un avantatge absolut enfront del argó per la seva major potencial de ionització per evitar la formació de plasma.
La resistència al desgast depèn estrictament de dos factors: el contingut de TiC i els paràmetres del processat per làser. No només és fonamental maximitzar el contingut en partícules dures sinó també mantenir la dissolució del TiC en un límit raonable que permeta una bona intercara recobriment-substrat evitant la dissolució massiva de TiC.
L'anàlisi en detall de les transformacions metal·lúrgiques mostra que les partícules de TiC quan es dissolen per efecte de l'escalfament del làser, després precipiten en forma de carbur de titani no estequiomètric (TiCx) amb un contingut en carboni menor. Aquest nou compost precipita en forma de petits glòbuls la duresa i mòdul elàstic és menor. Per tant, mitjançant la combinació adequada de TiC i TiCx pot aconseguir-se un recobriment compost la duresa i tenacitat sigui òptima per mantenir una resistència elevada al desgast combinada amb absència d'esquerdes.