[en] Gamma titanium aluminides following the β-solidifying pathway, are intermetallic alloys that have the potential to replace heavier materials in high temperature structural applications, such as aerospace and aeronautics. They meet the requirements for being used in the newly designed turbines that have to withstand higher demanding conditions, allowing improved efficiency, as well as pollution and noise reduction. Indeed, γ-TiAl are an attractive option to replace Ni-base superalloys due to their lower density, good mechanical properties at elevated temperatures and good oxidation resistance. Among them, the third generation of γ-TiAl alloy TNM is a promising candidate for utilization in the low-pressure turbines (LPT) of aircraft. However, its manufacturing route is time-consuming, involving casting/HIPing plus forging and multiple HT to achieve the required properties. In this regard, alloying elements play a key role in this process, hence boron is often added to refine the grain size in order to improve mechanical properties. However, the formation mechanism of the different types of borides in cast TiAl alloys is not yet clearly understood. In light of this gap, this study seeks to design a modified TNM alloy with superior properties and define a suitable processing window. This was accomplished by designing a simplified processing route and correlating the chemical composition and solidification cooling rate of cast TiAl alloys, with the type of boride precipitated and the resulting microstructure. The study reveals that simpler processing namely casting/HIPing plus a single-step heat treatment achieve a microstructure appropriate for structural applications. Regarding microstructure developing, the work also shows that boron contents below a critical value and cooling rates during solidification above a key value promote the formation of detrimental ribbon borides. While boron contents above a critical value and cooling rates during solidification below a key value promote the formation of a refined microstructure through the precipitation of the beneficial boride. Finally, a novel integrated HIP-heat-treatment processing route is presented to achieve an optimized creep resistance modified TNM alloy.

[eu] Gamma familiako titaniozko aluminioak, beta bidez solidotzen direnak, tenperatura altuetan erabiltzen diren material astunagoak ordezkatzeko ahalmena dituzte, batez ere aplikazio aeroespazialan eta aeronautikan ere. Diseinu berriko turbinen baldintza zorrotzak jasatzen dituzte, eta horrek eraginkortasuna hobetzea eta kutsadura eta baita zarata murriztea ahalbidetzen du. Izan ere, γ-TiAl aleazioak Ni oinarriko superaleazioak ordezkatzeko aukera erakargarria izan daitezke, dentsitate txikiagoa dutelako, tenperatura altuetan dituzten propietate mekaniko onengatik eta oxidazioarekiko erresistentzia ona dutelako. Horien artean, TNM azpiklaseko γ-TiAl aleazioaren hirugarren belaunaldia, hegazkinetako presio baxuko turbinetan (LPT) erabiltzeko etorkizun handiko hautagaia da. Hala ere, bere fabrikazio ibilbidea luzea eta garestia da (galdaketa, HIP eta forjaketa prozesuak baitakartz). Gainera, beharrezko propietateak lortzeko tratamendu termiko ugari ere beharko ditu. Aleazio elementuei dagokienez, Boroa gehitu ohi da, boruro egokia osatzen bada alearen tamaina finagoa egin daiteke, honela, propietate mekanikoak hobetuz. Hala ere, galdatutako TiAl-aleazioetan boruro mota ezberdinak sortzeko mekanismoa oraindik ez dago argi. Beraz, ikerketa honen helburua propietate hobeagoak dituen TNM aleazio berezi bat diseinatzea da, baita material horren prozesamendu-leiho egokia definitzea. Horretarako, lehendabizi, erraztutako prozesatze ibilbide bat diseinatu da eta ondoren, konposizio kimikoa eta solidotze-abiadura erlazionatu dira osatutako boruro motarekin eta lortutako mikroegiturarekin. Ikerketaren arabera, prozesamendu sinpleago batek, non galdaketa eta tratamendu termikoa integratuta duen HIP prozesua, mikroegitura egokia sortzea lortzen du. Mikroegituraren garapenari dagokionez, ikerketak agerian uzten du nola boroko edukia balio kritiko batetik behera izanik eta balio kritiko batetik gorako solidotze-abiadurak boruro kaltegarrien kateak sortzea sustatzen dituela. Aldi berean, balio kritiko baten gainetik dauden boro-edukiek eta solidotze-abiadura kritiko baten azpitik ari diren aleazioak, boruro onuragarria sustatzen dute eta beraz mikroegitura hobeagoa lortzen da. Azkenik, TiAl-aleazioetarako tratamendu termikoa integratuta duen HIP prosezu berri bat aurkezten da, TNM aleazio berritzaile eta optimizatu bat lortu ahal izateko.