Aleación TZM

Fabricación y suministro de aleaciones TZM

MetalsTek Engineering es un fabricante y proveedor de confianza de aleación TZM y sus productos, como tubo TZM, capilar TZM, placa TZM, barra TZM, varilla TZM y productos mecanizados TZM. Somos expertos en productos TZM personalizados según las solicitudes, con plazos de entrega cortos y precios directos de fábrica.

Tubo capilar TZM Moly, Tubo sin soldadura

Material: Aleación TZM, aleación de molibdeno

Resistencia a la tracción ≥735MPa; límite elástico ≥685MPa

Alargamiento ≥10%; HV240-280 Dureza

Gama de tamaños: ø0,5~10mm, diámetros a medida, espesor de pared 0,1~3mm, longitud 5~1.500mm

Superficie: Pulida (Ra<3.2), Limpieza química

Barra TZM Moly (cuadrada, redonda, hexagonal)

Material: Aleación de titanio, circonio y molibdeno

Forma: Barra cuadrada, barra hexagonal, barra cilíndrica

Rango de tamaño: 0.1~60mm *100~1,500mm Longitud, o Tamaños Personalizados

Resistencia a la tracción: ≥830MPa; Límite elástico: ≥690MPa ; Alargamiento: ≥10%; Dureza: HV240-280

Aplicaciones: Piezas de cámara de arco en implantadores de iones, construcción de hornos de alta temperatura, moldes de fundición a presión, etc.

Placas y láminas de TZM

Gama de tamaños: Espesor0,1~40mm * 50~600mm *100~1.500mm

Densidad: ≥10,1g/cm3

Resistencia a la tracción: ≥830MPa

Límite elástico: ≥690MPa

Alargamiento: ≥10%.

Dureza: HV240-280

Aplicaciones: Piezas de cámara de arco en implantadores de iones, construcción de hornos de alta temperatura, moldes de fundición a presión, etc.

Varilla TZM

Gama de tamaños: Diámetro 15~100mm*200~1.500mm

Densidad: ≥10,05g/cm3

Resistencia a la tracción: ≥735MPa

Límite elástico: ≥685MPa

Alargamiento: ≥10%.

Dureza: HV240-280

Aplicaciones: Conector de los blancos rotatorios de pulverización catódica de rayos X, moldes de alta temperatura, construcción de hornos, etc.

Tubos TZM

Material: Aleación TZM

Densidad: ≥10,05g/cm3

Resistencia a la tracción: ≥735MPa

Límite elástico: ≥685MPa

Alargamiento: ≥10%.

Dureza: HV240-280

Gama de tamaños: Diámetros a medida, Espesor de pared 0,1~30 mm, Longitud 5~6.000 mm

Superficie: Pulida (Ra<3.2), Limpieza química

Descripción

La aleación TZM, también conocida como aleación de molibdeno TZM, es una aleación de titanio, circonio y molibdeno que contiene un 0,50% de titanio, un 0,08% de circonio y un 0,02% de carbono, siendo el resto molibdeno. Esta aleación se fabrica mediante procesos pulvimetalúrgicos o de fundición por arco. La aleación TZM presenta varias ventajas con respecto al molibdeno puro, como una mayor resistencia a la fluencia, la solidez y la oxidación. Se suele utilizar en aplicaciones de alta temperatura y en utillaje para forja en caliente.

Vídeo del tubo capilar TZM Moly

Composición química del TZM

Componentes principales: Ti: 0,4-0,55%, Zr: 0,06-0,12%, C: 0,01-0,04%, Mo: Equilibrio

OthersOAlFeMgNiSiNMo
Content (wt. %)≤0.03≤0.01≤0.002≤0.002≤0.002≤0.002≤0.002Bal.

Propiedades de la aleación TZM

Propiedades físicas
Métrica
Inglés
Comentarios
Densidad10,16 g/cc0,3671 lb/pulg³
Propiedades mecánicas
Métrica
Inglés
Comentarios
Resistencia a la tracción, última83,0 MPa12000 psi
@Temperatura 1650 °C@Temperatura 3000 °F
490 MPa71100 psi
@Temperatura 1095 °CTemperatura 2003 °F
965 MPa140000 psi
@Temperatura 23,0 °C@Temperatura 73.4 °F
Resistencia a la tracción, límite elástico62,0 MPa8990 psi
@Temperatura 1650 °C@Temperatura 3000 °F
435 MPa63100 psi
@Temperatura 1095 °CTemperatura 2003 °F
860 MPa125000 psi
@Temperatura 23,0 °C@Temperatura 73.4 °F
Alargamiento a la rotura10%10%en 50 mm
Resistencia a la ruptura159 MPa23000 psiAlivio de tensión Recocido
@Temperatura 1320 °C,@Temperatura 2400 °F,
Tiempo 36000 segTiempo 10.0 hora
Módulo de elasticidad325 GPa47100 ksiMolibdeno puro
Propiedades térmicas
Métrica
Inglés
Comentarios
CTE, lineal4,90 µm/m-°C2,72 µin/in-°F
@Temperatura 20,0 – 40,0 °C@Temperatura 68.0 – 104 °F
5,90 µm/m-°C3,28 µin/in-°FEstimado a partir de Mo. puro
@Temperatura 20,0 – 250 °C@Temperatura 68,0 – 482 °F
6,00 µm/m-°C3,33 µin/in-°FEstimado a partir de Mo. puro
@Temperatura 20,0 – 500 °CTemperatura 68,0 – 932 °F
6,10 µm/m-°C3,39 µin/in-°FEstimado a partir de Mo-0,5Ti
@Temperatura 20,0 – 1000 °CTemperatura 68,0 – 1830 °F
Capacidad calorífica específica0,250 J/g-°C0,0598 BTU/lb-°FEstimado a partir de Mo. puro
Conductividad térmica118 W/m-K819 BTU-in/hr-ft²-°F
@Temperatura 500 °C@Temperatura 932 °F
Punto de fusión <= 2620 °C<= 4750 °F 
Líquido2620 °C4750 °F
Propiedades químicas
Métrica
Inglés
Comentarios
Carbono, C0.010 – 0.040 %0.010 – 0.040 %
Hidrógeno, H <= 0.00050 %<= 0.00050 % 
Hierro, Fe <= 0.010 %<= 0.010 % 
Molibdeno, Mo99.40%99.40%
Níquel, Ni <= 0.0050 %<= 0.0050 % 
Nitrógeno, N <= 0.0020 %<= 0.0020 % 
Oxígeno, O <= 0.030 %<= 0.030 % 
Silicio, Si <= 0.0050 %<= 0.0050 % 
Titanio, Ti0.40 – 0.55 %0.40 – 0.55 %
Circonio, Zr0.060 – 0.12 %0.060 – 0.12 %

Aplicaciones de la aleación TZM

La aleación TZM se utiliza ampliamente en aplicaciones de alta temperatura y utillaje para forja en caliente, así como en diversas industrias como la construcción de hornos de vacío, equipos de diagnóstico médico, etc.

Embalaje

Nuestros productos de aleación TZM están claramente etiquetados externamente para garantizar una identificación y un control de calidad eficaces. Se tiene mucho cuidado para evitar cualquier daño que pudiera producirse durante el almacenamiento o el transporte.

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Más allá del molibdeno: Comprender plenamente la superioridad de la aleación TZM

En el ámbito de los materiales avanzados fundamentales para las industrias de alta tecnología, la aleación TZM destaca por su excepcional rendimiento en condiciones extremas. Pero, ¿qué es exactamente el TZM y por qué es cada vez más importante en aplicaciones que van desde la industria aeroespacial hasta la electrónica? Este artículo se adentra en el mundo de la aleación TZM, arrojando luz sobre su composición, propiedades y el papel fundamental que desempeña en la tecnología moderna.

Índice

Capítulo 1

¿Qué es la aleación TZM?

La aleación TZM, abreviatura de aleación de titanio-circonio-molibdeno, es una aleación metálica refractaria de alto rendimiento, una versión mejorada del molibdeno puro, conocida por sus excepcionales propiedades a altas temperaturas. Al incorporar pequeños porcentajes de titanio y circonio con una base de molibdeno, esta aleación ofrece una fuerza y una resistencia superiores a las altas temperaturas y los entornos corrosivos.

Las materias primas del TZM consisten principalmente en molibdeno (Mo), con aproximadamente un 0,5% de titanio (Ti), un 0,08% de circonio (Zr) y un 0,02% de carbono (C) añadidos como elementos formadores de carburo. Estas adiciones confieren al TZM mejores propiedades que el molibdeno puro, lo que lo convierte en la mejor opción para proyectos de ingeniería de alta gama.

Elemento

Contenido (%)

Molibdeno, Mo

99.38-99.41

Titanio, Ti

0.5

Circonio, Zr

0.08

Carbono, C

0.010-0.040

Capítulo 2

Materias primas y métodos de preparación de la aleación TZM

Las materias primas utilizadas en la producción de la aleación TZM son polvo de molibdeno de gran pureza, polvo de hidruro de titanio (TiH2), polvo de hidruro de circonio (ZrH2) y polvo de grafito.

Métodos de preparación de la aleación TZM La preparación de la aleación TZM implica varios procesos metalúrgicos sofisticados diseñados para garantizar un rendimiento óptimo en su uso final. Estos procesos incluyen:

  1. Pulvimetalurgia:
    • Mezcla: El primer paso consiste en mezclar las formas en polvo de molibdeno, titanio, circonio y carbono. Esta mezcla debe mezclarse a fondo para garantizar una distribución uniforme de los elementos de aleación.
    • Compactación: El polvo mezclado se compacta en una forma densa, normalmente mediante prensado o sinterización, que consolida el polvo en una masa sólida.
    • Sinterización: El material compactado se calienta a una temperatura inferior a su punto de fusión, pero lo suficientemente alta como para permitir que las partículas se unan entre sí. Este paso mejora la resistencia y la integridad del material.
  2. Fundición por arco:
    • En algunos casos, la aleación TZM puede prepararse mediante fusión por arco, en la que las materias primas se funden juntas en un horno de arco eléctrico. Este proceso puede ayudar a conseguir un material más homogéneo con una porosidad reducida.
  3. Forja y laminación:
    • Una vez sinterizado o fundido, el material TZM suele forjarse o laminarse para darle su forma final. Estos pasos de trabajo mecánico mejoran las propiedades mecánicas del material refinando su microestructura y alineando sus granos.
  4. Tratamiento térmico:
    • Pueden aplicarse tratamientos térmicos finales para optimizar las propiedades mecánicas de la aleación. El tratamiento térmico del TZM puede alterar su microestructura, mejorando así su resistencia y su resistencia a la fluencia a alta temperatura.

Estos métodos de preparación son cruciales para garantizar que la aleación TZM ofrezca el rendimiento esperado en aplicaciones exigentes, como la aeroespacial y la electrónica, donde los materiales estándar podrían fallar. El cuidadoso control de la calidad de la materia prima, combinado con unos procesos de fabricación precisos, define el éxito de la aleación TZM en aplicaciones críticas.

Capítulo 3

Propiedades de la aleación TZM

La aleación TZM presenta una serie de propiedades excepcionales que la hacen adecuada para diversas aplicaciones de alta temperatura:

Propiedades mecánicas

  • Resistencia: Aproximadamente 110 ksi (760 MPa) de resistencia a la tracción a temperatura ambiente, aproximadamente el doble que el molibdeno puro cuando funciona a temperaturas superiores a 2000°F (1093°C). También tiene un alto límite elástico, especialmente a temperaturas elevadas, debido a la presencia de finas partículas de carburo que actúan como obstáculos al movimiento de dislocación.
  • Ductilidad: El TZM también presenta una buena ductilidad a temperatura ambiente, lo que es importante para los procesos de fabricación que implican moldear o doblar el material.
  • Dureza y tenacidad: Elevada dureza de alrededor de 220 DPH (dureza piramidal diagonal). La dureza de la TZM aumenta significativamente por la adición de titanio y circonio, que forman carburos estables dentro de la matriz de molibdeno. Estos carburos impiden el crecimiento del grano a altas temperaturas, manteniendo la integridad estructural de la aleación y su resistencia al desgaste. Elevado módulo elástico de 320 GPa

Propiedades térmicas

  • Punto de fusión: El TZM tiene un alto punto de fusión de aproximadamente 2.620°C, ligeramente superior al del molibdeno puro. Esta propiedad hace que el TZM sea ideal para su uso en hornos de alta temperatura y otros equipos de procesamiento térmico.
  • Expansión térmica: El bajo coeficiente de expansión térmica del TZM es de aproximadamente 5,3×10-⁶ K-¹ a 20-100°C, similar al del acero. Esta similitud es beneficiosa en aplicaciones que implican materiales de unión donde la expansión diferencial podría provocar fallos estructurales.
  • Conductividad térmica: La conductividad térmica del TZM es robusta, aunque ligeramente inferior a la del molibdeno puro, debido a la presencia de elementos de aleación. Esta característica es crucial para aplicaciones que requieren una rápida disipación del calor.

Propiedades eléctricas

  • Conductividad eléctrica: Resistividad eléctrica de 5,3 – 5,5 μΩ-cm a 20°C. Aunque la conductividad eléctrica del TZM es inferior a la del molibdeno puro, conserva una conductividad suficiente para muchas aplicaciones eléctricas y electrónicas, como los componentes de sistemas de distribución de energía en los que también se requiere una resistencia a altas temperaturas.
  • Además de estas propiedades, la aleación TZM tiene algunas características más que se enumeran a continuación:

Resistencia a la corrosión: El TZM ofrece mejor resistencia a la oxidación que el molibdeno puro a temperaturas de hasta 400°C. Más allá de esta temperatura, pueden ser necesarias medidas de protección o revestimientos para evitar la oxidación en un entorno aéreo.

Resistencia a la fluencia: Una de las principales ventajas del TZM sobre el molibdeno puro es su mayor resistencia a la fluencia a altas temperaturas. Esto hace que el TZM sea adecuado para su uso en componentes como piezas de motores a reacción y componentes de hornos de alta temperatura, donde los materiales están sometidos a una exposición prolongada a tensiones y altas temperaturas.

Estas propiedades garantizan que la aleación TZM siga siendo un material de elección para ingenieros y diseñadores que buscan superar las limitaciones de los metales tradicionales en entornos extremos. Ya sea en el sector aeroespacial, de defensa o de fabricación avanzada, la mezcla de resistencia a altas temperaturas, estabilidad térmica y resistencia al desgaste mecánico del TZM ofrece ventajas significativas, lo que lo convierte en un componente esencial en el diseño de tecnologías de próxima generación.

Capítulo 4

Aleación TZM VS Molibdeno puro: Las diferencias

Aunque tanto la aleación TZM como el molibdeno puro son metales refractarios, existen varias diferencias clave entre ambos. Estas diferencias no se limitan a la composición química, sino que se extienden a la resistencia mecánica, el rendimiento térmico y la idoneidad de la aplicación. He aquí una comparación detallada:

Composición

  • Molibdeno puro: Consiste casi en su totalidad en molibdeno. Es un gran conductor de la electricidad y el calor y tiene uno de los puntos de fusión más altos entre los metales.
  • Aleación TZM: Compuesta principalmente de molibdeno con aproximadamente un 0,5% de titanio, un 0,08% de circonio y un 0,02% de carbono. Estos elementos adicionales son cruciales para mejorar la resistencia mecánica y las capacidades de alta temperatura de la aleación.

Propiedades mecánicas

  • Resistencia y ductilidad: El molibdeno puro tiene buena resistencia y ductilidad a altas temperaturas, pero la aleación TZM muestra una resistencia superior, especialmente en condiciones de alta temperatura. El TZM mantiene una mayor resistencia y dureza debido a la formación de carburos estables dentro de los límites del grano, que inhiben el crecimiento del grano y mejoran la resistencia a la fluencia.
  • Resistencia a la fluencia: El TZM presenta una resistencia a la fluencia significativamente mejor que el molibdeno puro. Esto es vital en aplicaciones que implican una exposición prolongada a altas temperaturas, donde la deformación bajo tensión podría ser un modo de fallo crítico.

Propiedades térmicas

  • Punto de fusión: Ambos materiales tienen puntos de fusión elevados; el molibdeno puro se funde en torno a los 2623 °C y el TZM ligeramente por encima debido a sus elementos de aleación, que también le confieren una mayor estabilidad a estas temperaturas.
  • Conductividad térmica: El molibdeno puro tiene una mayor conductividad térmica que la aleación TZM. Si bien esto hace que el molibdeno puro sea excelente para aplicaciones que necesitan una disipación de calor eficiente, la conductividad térmica ligeramente inferior del TZM suele ser una compensación adecuada por su mayor resistencia y estabilidad a altas temperaturas.

Resistencia a la oxidación

  • Oxidación: El molibdeno puro es relativamente resistente a la oxidación a temperaturas inferiores a 400°C. Sin embargo, el TZM ofrece una mayor resistencia a la oxidación a temperaturas ligeramente superiores debido a la presencia de titanio y circonio, que forman capas de óxido más estables en la superficie.

Aplicaciones

  • Aplicaciones del molibdeno puro: Ideal para aplicaciones en las que el calor y la conductividad eléctrica son más importantes que la resistencia mecánica. Esto incluye elementos calefactores, contactos eléctricos y moldes de semiconductores.
  • Aplicaciones de la aleación TZM: Más adecuada para aplicaciones que requieren una fuerza superior, una mayor resistencia a la temperatura y una mayor durabilidad. Esto hace que el TZM sea un material preferido en componentes aeroespaciales, piezas de hornos de alta temperatura y herramientas de trabajo en caliente.

Coste y tramitación

  • Coste: El molibdeno puro es generalmente menos costoso (alrededor del 25%) que la aleación TZM debido al procesamiento más simple y la ausencia de elementos de aleación adicionales costosos.

Procesado: El TZM puede ser más difícil de procesar que el molibdeno puro debido a su mayor dureza y resistencia, lo que puede requerir técnicas y herramientas de fabricación más avanzadas.

Capítulo 5

¿Para qué se utiliza la aleación TZM?

La aleación TZM, con sus propiedades mejoradas derivadas de la adición de titanio, circonio y carbono a su base primaria de molibdeno, está diseñada para su uso en entornos en los que son cruciales una alta resistencia, una excelente resistencia a la fluencia y unas propiedades térmicas superiores. Las aplicaciones especializadas de la aleación TZM abarcan varios sectores industriales y de alta tecnología, lo que refleja su capacidad para funcionar en condiciones extremas. A continuación se detallan las aplicaciones más comunes de la aleación TZM:

Aeroespacial y aviación

  • Componentes de motores de cohetes: La aleación TZM se utiliza ampliamente en la fabricación de toberas de motores de cohetes y otros componentes que deben soportar altas tensiones térmicas y mecánicas durante el lanzamiento y el funcionamiento. Su capacidad para mantener la integridad estructural a altas temperaturas es crucial para estas aplicaciones.
  • Piezas de aviones: Las piezas que funcionan a altas temperaturas, como los álabes de las turbinas y los conductos de escape, se benefician de la resistencia térmica y la solidez del TZM.

Industrias electrónica y eléctrica

  • Equipos de producción de semiconductores: En la industria de semiconductores, el TZM se utiliza para piezas como válvulas de compuerta y blancos de rayos X. Su elevado punto de fusión y su estabilidad térmica evitan la deformación bajo el intenso calor generado durante la producción.
  • Electrodos para mecanizado por descarga eléctrica (EDM): Las propiedades eléctricas y térmicas del TZM lo hacen adecuado para electrodos utilizados en electroerosión, donde los materiales deben resistir el choque térmico y mantener geometrías precisas.

Aplicaciones industriales a alta temperatura

  • Componentes de hornos: El TZM es ideal para su uso en piezas de hornos de alta temperatura, incluidos elementos calefactores, escudos térmicos y zonas calientes. Su capacidad para soportar una exposición prolongada a altas temperaturas sin perder resistencia ni deformarse es fundamental en estas aplicaciones.
  • Fundición de moldes y matrices: Para los procesos metalúrgicos de alta temperatura, como la fundición y la forja, los moldes y matrices de TZM ofrecen una durabilidad y un rendimiento superiores a los de otros materiales.

Tecnología médica

  • Fabricación de dispositivos médicos: La biocompatibilidad y las sólidas propiedades térmicas del TZM permiten su uso en la fabricación de componentes para dispositivos médicos que requieren alta precisión y fiabilidad.

Energía nuclear

  • Componentes de reactores nucleares: La excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión del TZM lo hacen adecuado para componentes de reactores nucleares, donde los materiales deben soportar entornos agresivos y altos niveles de radiación.

Investigación y desarrollo

  • Equipos de investigación experimental: En investigación científica, especialmente en experimentos de ciencia de materiales e ingeniería que implican altas temperaturas y entornos corrosivos, la TZM se utiliza a menudo para fabricar crisoles, soportes y otros aparatos experimentales.

Tecnología de revestimiento

  • Cátodos para sputtering para deposición de películas finas: El alto punto de fusión y la buena conductividad térmica del TZM lo convierten en una excelente elección para cátodos para sputtering utilizados en la deposición de películas finas, un proceso habitual en la fabricación de dispositivos electrónicos y ópticos.

El amplio abanico de aplicaciones de la aleación TZM ilustra su versatilidad y su papel esencial en la tecnología y los procesos industriales modernos. Sus propiedades mejoradas como material no sólo le permiten funcionar eficazmente en condiciones extremas, sino que también contribuyen al avance y la fiabilidad de las tecnologías en sectores que exigen el máximo rendimiento. Esta adaptabilidad y robustez garantizan que la aleación TZM siga siendo el material preferido de los ingenieros y diseñadores que afrontan los retos de los entornos actuales de alta exigencia.

Capítulo 6

MetalsTek: Su socio de confianza para productos de aleación TZM

La aleación TZM es una extraordinaria aleación de metales refractarios que combina la resistencia a altas temperaturas del molibdeno con las ventajas añadidas del titanio, el circonio y el carbono. Sus propiedades únicas la convierten en la opción ideal para diversas aplicaciones de alta temperatura, especialmente en industrias en las que el rendimiento y la fiabilidad son fundamentales. Como proveedor líder de productos de molibdeno, MetalsTek Engineering ofrece una amplia gama de productos de aleación TZM para satisfacer las necesidades de investigadores y fabricantes de todo el mundo.