Emisividad infrarroja aplicada al estudio de materiales de interés aeronáutico, cinéticas de oxidación y obtención de constantes ópticas

Resumen

La medida precisa de las propiedades radiativas de los materiales es fundamental para una amplia gama de aplicaciones industriales, en sectores como el aeronáutico, metalúrgico y energético, ya que es necesaria para la correcta determinación radiométrica de la temperatura o llevar a cabo cálculos y simulaciones de transferencia térmica.Desde el punto de vista instrumental se han analizado diferentes métodos de calibración, determinándose los errores que producen en la emisividad. El método de calibrado seleccionado ha permitido optimizar y agilizar el procedimiento de medida.Desde el punto de vista experimental se ha caracterizado la emisividad de la aleación Ti-6Al-4V, que cubre más del 50 % de las aplicaciones industriales de las aleaciones de titanio y que tiene un amplio uso aeronáutico. Se ha encontrado una gran dependencia de su emisividad con las tensiones superficiales.Así mismo, se han estudiado dos recubrimientos de emisividad selectiva para aplicaciones aeronáuticas: alúmina (Al2O3) y zirconia estabilizada con ytria (YSZ, ZrO2 + 8 % Y2O3). El objetivo es reducir, en la mayor medida posible, la emisión dentro de las ventanas atmosféricas de las partes visibles de las aeronaves. Se ha analizado, además de la variación con la temperatura y el historial térmico, la influencia del espesor del recubrimiento y la rugosidad superficial.Se ha caracterizado la emisividad de dos materiales (Ti-6Al-4V y carburo de wolframio) en condiciones de trabajo reales. Esto ha permitido estudiar cinéticas de oxidación en aire, determinando la energía de activación en cada caso.Por último, se han caracterizado, en función de la temperatura y para un amplio rango espectral, las propiedades radiativas de los dos óxidos principales formados durante las oxidaciones anteriores: rutilo (TiO2) y trióxido de wolframio (WO3). Además, para el rutilo se han obtenido sus constantes ópticas a partir del ajuste de su emitancia mediante modelización teórica de la función dieléctrica.