China desarrolla aleación DD6 para palas de turbina que compite con EE.UU.

Las palas de las turbinas en motores a reacción giran sometidas a temperaturas extremas y presiones elevadas, además de estar expuestas constantemente a gases calientes y corrosivos que las erosionan. Diseñar palas capaces de soportar estas condiciones y mantener la eficiencia máxima del motor es uno de los mayores retos en la ingeniería aeroespacial.

Durante décadas, la solución ha sido el uso de superaleaciones monocristalinas, que son componentes metálicos formados como un único cristal continuo, eliminando los límites de grano donde las aleaciones convencionales suelen agrietarse y fallar. Según un informe de China Media Group, solo cinco países —Estados Unidos, Reino Unido, Rusia, Francia y China— han desarrollado de forma independiente toda la cadena tecnológica para fabricar estas palas, desde el desarrollo de materiales y fundición de precisión hasta su implementación operativa.

El Instituto de Materiales Aeronáuticos AECC de Pekín es el núcleo de la capacidad china en este campo, con una superaleación denominada DD6.

Qué es DD6 y su importancia

DD6 es una superaleación monocristalina de segunda generación basada en níquel, desarrollada por el instituto con propiedad intelectual totalmente independiente. Li Jiarong, ingeniero jefe del proyecto, afirmó que el rendimiento de esta aleación iguala o supera al de otras superaleaciones de segunda generación usadas en Europa y Estados Unidos, pero con un costo de producción menor.

“Hemos logrado el desarrollo independiente de materiales para palas de turbina monocristalinas en China”, señaló Li. “Nuestra superaleación monocristalina de segunda generación, DD6, ofrece un rendimiento superior o equivalente a las superaleaciones monocristalinas de segunda generación ampliamente utilizadas en Europa y Estados Unidos”.

El menor costo de producción de DD6 ha hecho que sea la superaleación monocristalina más empleada en China, reduciendo la dependencia del país de materiales estratégicos importados.

Las palas fabricadas con esta aleación han sido incorporadas en varios motores aeroespaciales avanzados, tanto para aeronaves militares y civiles como para helicópteros.

El desafío en ingeniería

Las palas monocristalinas de turbina funcionan a temperaturas que superan las del acero común y se acercan al punto de fusión de la propia aleación. Mantener su estabilidad en estas condiciones exige un control preciso sobre una base de níquel aleada con varios elementos, cada uno con propiedades físicas y químicas distintas, que deben fundirse y mezclarse uniformemente, además de mantenerse libres de impurezas.

Yue Xiaodai, investigador del instituto, explicó que las superaleaciones monocristalinas basadas en níquel utilizan el níquel metálico como base, añadiendo elementos de aleación para cumplir simultáneamente diversos requisitos de rendimiento, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la fluencia y resistencia a la corrosión en las condiciones operativas.

La fabricación de una pala terminada a partir de este material implica más de diez procesos principales, desde la fundición y preparación de la aleación hasta la entrega final. Cada uno de estos procesos se divide en decenas de pasos precisos.

Un esfuerzo que lleva décadas

Desde la década de 1980, el instituto ha desarrollado superaleaciones monocristalinas con propiedad intelectual independiente, logrando fabricar la primera pala de turbina monocristalina y la primera pala hueca monocristalina de China. DD6 es el resultado más reciente de este programa y actualmente es la superaleación más utilizada.