Pretratamientos superficiales de aleaciones de titanio para uniones adhesivas estructurales de estructuras aeroespaciales híbridas Ti6Al4V / CFRC

Abstract

La sustitución progresiva de materiales metálicos por materiales compuestos reforzados con fibra de carbono (Carbon Fiber Reinforced Composites, CFRC) en estructuras de aviones comerciales, también ha conllevado a la necesidad de rediseñar las estructuras híbridas metal / CFRC. Y en este campo, el titanio y sus aleaciones han adquirido una gran importancia. Desde principios de los años 50, el titanio y sus aleaciones se han utilizado ampliamente en elementos estructurales para aeronaves. Esto es debido a que presentan ventajosas propiedades como baja densidad, óptimas propiedades mecánicas y alta resistencia a temperaturas elevadas y corrosión, entre otras. El uso de aleaciones de titanio en estructuras híbridas metal / CFRC se enfatiza particularmente porque además de sus notables propiedades mecánicas, tales aleaciones son compatibles con los materiales CFRC desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión galvánica. Hoy en día, el principal proceso de unión para estructuras híbridas metal / CFRC sigue siendo el remachado mecánico. Sin embargo, además de los daños térmicos y mecánicos intrínsecos al proceso de remachado, los materiales compuestos muestran una alta sensibilidad a todo tipo de concentradores de tensiones mecánicas. Para solventar esta problemática, las uniones adhesivas son una óptima solución. Estas presentan notables ventajas sobre las uniones mecánicas, abarcando tanto aspectos como el reparto de cargas y tensiones en la estructura, como los relacionados con corrosión...The progressive replacement of metallic materials by Carbon Fiber Reinforced Composites (CFRC) in commercial aircraft structures has also led to the need to redesign hybrid metal/CFRC structures. In this field, titanium and its alloys have become very important.Since the early 1950s, titanium and its alloys have been widely used in aircraft structural elements. This is due to their advantageous properties such as low density, excellent mechanical properties and high resistance to high temperatures and corrosion, among others. The use of titanium alloys in metal/CFRC hybrid structures is particularly emphasised because in addition to their remarkable mechanical properties, such alloys are compatible with CFRC materials from the point of view of galvanic corrosion resistance.Today, the main joining process for metal/CFRC hybrid structures is still mechanical riveting. However, in addition to the thermal and mechanical damage intrinsic to the riveting process, composite materials show a high sensitivity to all kinds of mechanical stress concentrators. To overcome this problem, adhesive bonds are an optimal solution. They offer significant advantages over mechanical bonding, covering aspects such as load and stress distribution in the structure, as well as corrosion...