A aplicação de ligas de cobalto em motores aeroespaciais

A operação de motores aeroespaciais, desde câmaras de combustão de alta temperatura e alta pressão até componentes de turbinas rotativas de alta velocidade, testa o desempenho dos materiais em todas as etapas. Com suas propriedades únicas, as ligas de cobalto tornaram-se o principal componente, garantindo a operação estável dos motores, especialmente a liga de cobalto 6.

Componentes internos do núcleo de motores aeroespaciais

Os componentes internos dos motores aeroespaciais são submetidos a condições ambientais extremas. As pás das turbinas giram a milhares de rotações por minuto em temperaturas que variam de 800 a 1100 °C, suportando altas temperaturas e desgaste contínuo causado por partículas de areia e poeira transportadas por fluxos de gás em alta velocidade. Com o tempo, as superfícies das pás são altamente suscetíveis a danos.

Sendo a área central onde o combustível queima, a câmara de combustão possui temperaturas internas extremamente altas. Os gases de combustão também contêm grandes quantidades de componentes corrosivos, como oxigênio e compostos de enxofre, que corroem continuamente as paredes da câmara de combustão.

As válvulas precisam abrir e fechar frequentemente em sincronia com a operação do motor. Em ambientes de alta temperatura, elas devem suportar o atrito causado pelo movimento mecânico e, ao mesmo tempo, lidar com mudanças extremas de temperatura durante a partida e o desligamento, o que as torna propensas a falhas devido ao estresse térmico excessivo.

Rolamentos e superfícies de vedação sofrem atrito e vibração devido ao movimento relativo contínuo. O desgaste excessivo pode prejudicar a eficiência operacional geral do motor.

A liga de cobalto 6 é um material adequado para múltiplos componentes.

Atendendo aos rigorosos requisitos dos componentes de motores aeroespaciais, a liga de cobalto 6 demonstrou excelente adaptabilidade. Na fabricação de pás de turbina, a introdução da liga de cobalto 6 permite que as pás mantenham um desempenho estável sob condições de alta temperatura, alta pressão e desgaste contínuo, estendendo efetivamente o ciclo de substituição das pás. Após a adoção da liga de cobalto 6 para a câmara de combustão, sua resistência à corrosão foi significativamente aprimorada, permitindo a manutenção da integridade estrutural sob a erosão de gases de alta temperatura e fornecendo suporte confiável para a operação contínua do motor. O uso da liga de cobalto 6 para válvulas, alavancando sua excelente resistência ao choque térmico, permite que elas suportem mudanças frequentes de temperatura e atrito mecânico, reduzindo a probabilidade de falhas. O uso da liga de cobalto 6 para rolamentos e superfícies de vedação reduz efetivamente o coeficiente de atrito, minimiza o desgaste entre os componentes e melhora a estabilidade operacional do motor.

Desempenho da Liga de Cobalto 6

A liga de cobalto 6 desempenha um papel crucial em motores aeroespaciais devido às suas propriedades únicas. Em relação à resistência ao desgaste em altas temperaturas, os compostos intermetálicos estáveis e os carbonetos formados em seu interior atuam como um escudo protetor robusto, permitindo que atinja uma dureza de HRC 40-45 à temperatura ambiente. Mesmo em ambientes de alta temperatura, a degradação da dureza é extremamente lenta, tornando sua resistência ao desgaste muito superior à do aço comum e das ligas à base de níquel, e capaz de suportar facilmente os desafios de desgaste enfrentados por componentes como pás de turbina.

O teor de cromo, de 27% a 32%, reage com o oxigênio em altas temperaturas, formando uma densa camada protetora de óxido de cromo (Cr₂O₃). Essa camada adere firmemente à superfície do material, atuando como uma barreira robusta para bloquear eficazmente a oxidação e a corrosão em altas temperaturas dos gases de combustão, prolongando significativamente a vida útil de componentes como câmaras de combustão.

A liga de cobalto 6 mantém a resistência à tração e ao impacto estáveis, mesmo em altas temperaturas. Isso significa que ela não racha ou quebra facilmente sob choques térmicos severos durante a partida e o desligamento do motor, ou durante vibrações de alta frequência durante a operação, fornecendo uma base sólida para a operação segura do motor.

Além disso, a Liga de Cobalto 6 apresenta baixo coeficiente de atrito e altas propriedades antigripantes. Essas características a tornam particularmente eficaz em aplicações como rolamentos e superfícies de vedação, onde pode reduzir significativamente o desgaste induzido por atrito, minimizar a perda de energia e aumentar a eficiência operacional geral do motor.

Em resumo, a liga de cobalto 6 desempenha um papel crucial em vários componentes críticos de motores aeroespaciais devido às suas características de desempenho excepcionais.