MATERIALES DE FABRICACIÓN

Titanio y aleaciones de

Titanio

Ing. Emilio Chire Ramírez

Designación del Titanio puro y sus aleaciones

Designación ASTM de Titanio comercialmente puro y modificado

8 % Al1% Mo

1% V

En la industria

Designación de aleaciones de Titanio por composición química

6% Al

4% V

En la industria

Designación de aleaciones de Titanio por composición química

En la industria

Designación de aleaciones de Titanio por composición química

5 + 2+ 2 + 4 + 4 = 17

En la industria

Designación de aleaciones de Titanio por composición química

Para la aleación Ti – 6Al – 4V existe una calidad ELI que se indica como:

ELI = Extra Low Intertitial (contenido de intersticiales reducido, oxígeno y Fe)

Designación de aleaciones de Titanio por composición química

En la industria

Designación de aleaciones de Titanio por composición química

Designación del Titanio y aleaciones de Titanio en el sistema UNS

METALES NO FERROSOS:

Serie UNS R00001 – R99999 Metales radioactivos y Refractarios

R5XXXX Titanio y sus aleaciones

Ejemplo 1:

R50250 Titanio comercialmente puro (99,8%)

Ejemplo 2:

R56400 Aleación Ti6Al4V

Ing. Emilio Chire Ramírez

Resistencia a la corrosión del Titanio y sus aleaciones

• La mayor parte de las aplicaciones del Titanio y sus aleaciones se deben a su excelente resistencia a la corrosión.

• Esta resistencia es causada por una capa de pasivado formada por óxidos de Titanio, que se forman espontáneamente en la superficie del titanio al entrar en contacto con la atmósfera.

• La rápida reactividad del titanio con el oxígeno origina la rápida formación de una capa superficial de óxido. Los óxidos formados van desde el TiO hasta el Ti7O12, cada uno de los cuales muestra una gradación diferente. Esta capa de óxido, si bien es muy delgada, también es sumamente impermeable. De esta forma el metal queda protegido por una capa inerte que lo protege de la corrosión. Esta notable propiedad hacen del titanio un material ideal para uso en ambientes corrosivos tales como agua de mar y salmueras, ácidos oxidantes, soluciones acuosas de cloruros, cloro gaseoso húmedo, entre otros.

Tabla: Clasificación del Titanio según la Norma ASTM F67

Variación de las propiedades mecánicas del Titanio con la concentración de impurezas

Tabla: Propiedades mecánicas de los cuatro grados de Titanio CP

Figura : Microestructura equiaxial del Titanio CP de Grado 3

Diagrama de fases seudobinario, simplificado, que muestra las fases , + o

Los elementos aleantes proporcionan:

• Endurecimiento por solución sólida• Cambio de su temperatura de transformación alotrópica

Los elementos aleantes pueden dividirse en cuatro grupos:

• Sn y Zr aportan endurecimiento por solución sólida, sin afectar su temperatura de transformación.

• Al, O, H y otros elementos son estabilizadores de la fase (alfa génicos), e incrementan la temperatura en la cual se trasforma en .

• V, Ta, Mo y Nb son estabilizadores de la fase (betagénicos). Reducen la temperatura de transformación haciendo incluso que sea estable a temperatura ambiente.

• Mn, Cr y Fe provocan una reacción eutectoide y reducen la temperatura a la cual ocurre la transformación - , produciendo una estructura bifásica a temperatura ambiente.

Diagrama de equilibrio del Ti con un elemento - estabilizante

Diagrama de equilibrio del Ti con un elemento - estabilizante

Diagrama de equilibrio del Ti con un elemento - eutectoide

Clasificación de las aleaciones de Titanio de componentes múltiples

Diagrama seudobinario que muestra las fases , + o donde las aleaciones se localizan en los campos de fase respectivo

Esquema de clasificación de los diagramas de fases de aleaciones binarias de titanio: son aleaciones en solución sólida HC, son aleaciones en solución

sólida CCC, y ɣ representa un compuesto intermetálico

Tabla : Composición de la aleación Ti6Al4V

• Debido a su resistencia y su peso ligero, el titanio se usa en aleaciones metálicas y como sustituto del aluminio. Aleado con aluminio y vanadio, se utiliza en los aviones para fabricar las puertas de incendios, la capa exterior, los componentes del tren de aterrizaje, el entubado hidráulico y las protecciones del motor.

• Los álabes del compresor, los discos y los

revestimientos de los motores a reacción también están hechos de titanio.

• Un avión a reacción de transporte utiliza entre 318 y 1134 kg del metal, y un avión supersónico, que vuela a velocidades entre los 2410 y los 3220 km/h, utiliza entre 14 y 45 toneladas.

• El titanio se usa ampliamente en misiles y cápsulas espaciales; las cápsulas Mercurio, Gemini y Apolo fueron construidas casi totalmente con titanio.

• Otras aleaciones comunes de titanio son: el ferrocarbono titanio, que se obtiene reduciendo la ilmenita con coque en un horno eléctrico; el cuprotitanio, que se produce por la reducción de rutilo al que se ha añadido cobre, y el manganotitanio, que se obtiene reduciendo el rutilo al que se ha añadido manganeso u óxidos de manganeso

• La relativa inercia del titanio le hace eficaz como sustituto de los huesos y cartílagos en cirugía, así como para las tuberías y tanques que se utilizan en la elaboración de los alimentos.

• Se usa en los intercambiadores de calor de las plantas de desalinización debido a su capacidad para soportar la corrosión del agua salada.

• En metalurgia, las aleaciones de titanio se usan como desoxidantes y desnitrogenantes para eliminar el oxígeno y el nitrógeno de los metales fundidos.

• El dióxido de titanio (conocido como titanio blanco), es un pigmento blanco y brillante que se utiliza en pinturas, lacas, plásticos, papel, tejidos y caucho.

Los implantes necesitan ser:

• Biocompatibles

• Resistentes a la humedad

• Baja densidad

• Tenaces

• Fuertes (resistentes)

• Módulos apropiados de Young

IMPLANTES

Bielas forjadas de Ti del Honda CBR 600 RR 2003-2005

Aplicaciones automotrices