Titanio y Aleaciones

PROPIEDADES DEL TITANIO  Baja densidad (4,5 g/cm3)  Es más pesado que el aluminio (2,69 g/cm3) y magnesio (1,74 g/cm3)  Más ligero que el acero (7,87 g/cm3), cobre y níquel.  El titanio puro presenta buenas propiedades mecánicas, que pueden

TITANIO Y ALEACIONES DE TITANIO

ser aumentadas en gran medida mediante aleación con otros metales  especialmente Al y V  tratamiento térmico  presentando alta resistencia mecánica con poca perdida de

PROFESOR: PAUL P. LEAN SIFUENTES

ductilidad. 1

PROPIEDADES DEL TITANIO

2

COMPARACIÓN DE RESISTENCIAS DE VARIOS MATERIALES

 Alta temperatura de fusión (1 668°C).  El titanio y algunas de sus aleaciones tienen buena resistencia, ductilidad y tenacidad a bajas temperaturas (- 240°C).  Baja conductividad térmica y bajo coeficiente de dilatación.  Estas propiedades permitirán realizar soldaduras sin que se presenten:  Grandes deformaciones  Ni tensiones residuales  La explotación comercial de las aleaciones de titanio data de los años 1950.

a) Resistencia a la tracción

b) Resistencia por unidad de peso

3

PROPIEDADES DEL TITANIO Característica Red Cristalina

Unidades

Densidad Punto de Fusión Conductividad Térmica

PROPIEDADES DEL TITANIO

Mg

Al

Ti

Fe

Hexagonal

CCCa

Hexagonal

CCCu

g/cm 3

1,7

2,69

4,5

7,87

ºC

650

660

1 668

1 535

W/mK

146

238

17

71

(Temp ambiente)

Coeficiente de Dilatación

x 10-6

26

23,5

8,9

12

Resistencia a Corrosión

E, B, R o M

Mala

Buena

Excelente

Regular

Módulo de Rigidez

GPa

45

70

120

210

Resistencia a la Tracción

MPa

400

660

1 400

2 400

%

2,8

8

0,9

5,8

Relativo

12

6

200

1

(aleaciones)

Contenido en Corteza Precio Relativo

4

 Baja conductividad eléctrica.  La resistencia a la oxidación y a la corrosión a temperatura ambiente son excelentes, similares o incluso, en algunas circunstancias superiores a la de los aceros inoxidables.  El titanio tiene gran afinidad por el oxígeno y forma una capa de óxido superficial (TiO2) que lo protege de la corrosión y contaminación por

debajo de 535 °C.  A temperaturas por encima de los 535 °C, la capa de óxido se desintegra y átomos pequeños como los de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno se difunden en el metal fragilizándolo. 5

6

1

PROPIEDADES DEL TITANIO

PROPIEDADES DEL TITANIO

 A temperaturas por encima de los 535 °C se debe proteger del aire para evitar su contaminación.  El titanio líquido reacciona rápidamente con todos los elementos formando compuestos que constituirán una impureza para el material.

 El titanio y sus aleaciones se suelen emplear en la industria del transporte, sobre todo aeroespacial.

 Por lo tanto, se debe tener especial cuidado de evitar la contaminación durante la:  Fundición,

 Muchas piezas de los motores y del fuselaje de los aviones se fabrican de aleación de titanio, ya que tienen alta resistencia con bajo peso.  Otra gran aplicación de las aleaciones de titanio se encuentra en la industria química por su buena resistencia a la corrosión.  Además: implantes médicos, prótesis, corazones artificiales.

 Forja,

 El principal problema que tiene el titanio es que su extracción no es económica.

 Soldadura.

 Su alto precio es justificable en aplicaciones a:

7

APLICACIONES DEL TITANIO

 altas temperaturas, altas tensiones, baja densidad y en ambientes agresivos. 8

APLICACIONES DEL TITANIO

Moto Relojes

Pulseras

 Está fabricada enteramente en titanio Aros

 Nada económico.

9

APLICACIONES DEL TITANIO

 Material “raro”, difícil de trabajar, muy ligero 10

APLICACIONES DEL TITANIO

Implantes Prótesis de cadera

Raquetas de tenis Cascos

De las aleaciones de titanio sólo dos están siendo usadas como implantes en el cuerpo humano, son las titanio con 6 % de aluminio y 4 % de vanadio (Ti-6Al4V) y la de titanio con 7% de aluminio y 5% de niobio. 11

12

2

APLICACIONES DEL TITANIO

MOTOR DE AVIÓN

El avión de combate F-22ª, de la fuerza aérea estadounidense, usa un 45% de titanio

Álabe de turbina

13

14

APLICACIONES DEL TITANIO

TITANIO  El ritmo tan extraordinario de aumento de la producción y empleo del titanio se debe a sus valiosas propiedades como:  Baja densidad,  Gran resistencia mecánica y  Resistencia a la corrosión y oxidación.  La tabla muestra la producción anual por toneladas de titanio. Año

Su precio es casi el doble que una similar convencional. 15

Producción Anual en Toneladas

1948

2

1953

2 100

1966

2 200

2000

200 000

2003

420 000

TITANIO

16

TITANIO  La industria aeronáutica es uno de los mercados más grande para el

Construcción Médica civil 2% 1%

Deporte y ocio 6%

Otras 2%

titanio debido a su elevada resistencia mecánica específica (resistencia

Aeronáutica civil 35%

a la tracción/densidad), alta resistencia mecánica a elevadas temperaturas y resistencia a la corrosión.  El titanio es especialmente empleado en motores de aviones y componentes sometidos a temperaturas de hasta 535 °C.  Como ejemplo la aleación: Ti – 13 V – 11 Cr – 3 Al

 Pesa la mitad que un acero inoxidable y Energía Química 47%

 Presenta similar resistencia mecánica.

Aeronáutica militar 7%

 Una razón para la expansión de las aleaciones de titanio en el futuro, es la cantidad relativamente grande en que se encuentra en la corteza 17

terrestre (0,9 %).

18

3

TITANIO

TITANIO

 En la corteza ocupa el cuarto lugar, después del aluminio, hierro y magnesio.  El alto precio que tiene el titanio impide que se utilice en mayor escala,

 Las propiedades del titanio dependen mucho de su pureza.  A mayor contenido de impurezas en el titanio, éste será mas duro, tal como se muestra en la siguiente Tabla. Variación de la Dureza del titanio con las impurezas Dureza Pureza del Titanio HB

pero con el perfeccionamiento de la tecnología de obtención se conseguirá, evidentemente, que sea más barato y se emplee mucho más.

99,99 %

100

99,80 %

145

 máx : 24,5 – 56,0 kg/mm2

99,60 %

165

 0,2 : 17,5 – 49,0 kg/mm2

99,50 %

195

99,40 %

225

 El titanio comercial en estado recocido presenta:

 

: 15 – 25 %. 19

20

ALOTROPÍA DEL TITANIO T °C

TITANIO  El titanio es un metal alotrópico y puede existir en dos tipos de

Líquido (amorfo)

1668

estructura cristalina (en el estado sólido):  A baja temperatura es  (Ti-)

L  Ti-



Ti- (BCC ó CCCu)

presenta una red hexagonal con empaquetamiento compacto (HC)

882

Ti-  Ti-



Ti- (HC) Hexagonal compacta

cuerpo (BCC ó CCCu) 

tiempo

Curva de enfriamiento del titanio puro

A 20 ºC: a0 = 2,9 Amstrong y c0 = 4,67 Amstrong y

 A alta temperatura es , (Ti-), de red cúbica centrada en el a = 3,31 Amstrong a 900 ºC

 La temperatura de transición    es igual a 882 ºC. 21

22

TITANIO

ALOTROPÍA: Ti

 Esta transformación alotrópica posibilita la realización de tratamientos térmicos, aunque no en forma extensa como los

BCC (CCCu)

aceros.  El oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y carbono, que presentan radios

882 °C

atómicos menores de un Amstrong, forman con el Ti- y el Ti- soluciones sólidas intersticiales con diferentes solubilidades.  Como consecuencia la resistencia a la tracción se eleva en mayor

HC (Hexagonal compacta)

cantidad que cuando se forman las soluciones sólidas por sustitución y El Ti sufre transformación alotrópica a 882 °C

desciende mucho la ductilidad. 23

24

4

TITANIO

TITANIO  Adicionando a la aleación elementos (aluminio, vanadio, estaño, etc.) que formen soluciones sólidas por sustitución pueden obtenerse mejores combinaciones de resistencia y ductilidad que en el metal que contenga impurezas intersticiales.  Por ello los elementos intersticiales:  oxígeno,  nitrógeno,  hidrógeno y  carbono



 Generalmente deben considerarse impurezas perjudiciales y

Resistencia a la tracción, - - - ductilidad medida en % 

su contenido debe limitarse en las aleaciones de titanio.

Influencia de los elementos en las propiedades mecánicas del Ti 25

26

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DEL TITANIO

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DEL TITANIO

 El titanio posee una alta resistencia a la corrosión en gran número

 La resistencia a la corrosión es excelente en casi todos los

de medios activos, superando en este sentido al acero inoxidable.  La alta resistencia a la corrosión se debe a que en su superficie se forma una densa película protectora (TiO2).

 Si esta película es insoluble en el medio circundante, puede considerarse que el titanio es completamente estable en dicho medio.  Por ejemplo, el agua de mar disuelve en 4 000 años una capa de titanio

medios, incluso en el cuerpo humano, mucho mejor que el acero inoxidable y las aleaciones de aluminio.  Es más fácil enumerar los medios en que el titanio no es estable:  De los medios inorgánicos tenemos:  Los ácidos hidrofluórico, clorhídrico, sulfúrico y ortofosfórico.

 De los medios orgánicos tenemos:

cuyo espesor es igual al de una hoja de papel.  Pero si la película de óxido que recubre al titanio es soluble en el medio

 Los ácidos oxálico y acético.

dado, el empleo de aquél en ese medio no es recomendable. 27

28

TITANIO

TITANIO

 El titanio comercialmente puro es producido según su grado de pureza requerido, los cuales difieren en el contenido de nitrógeno, oxígeno y de hierro.  Se encuentra estandarizado en las normas ASTM B265, ASTM B338 o

Elemento

Grado 1

Grado 2

Grado 3

Grado 4

N máx.

0,03

0,03

0,05

0,05

C máx.

0,10

0,10

0,10

0,10

H máx.

0,015

0,015

0,015

0,015

 Grado 1 el mas puro con 99,5% de Ti como mínimo

Fe máx.

0,20

0,30

0,30

0,50

 Grado 2

O máx.

0,18

0,25

0,35

0,40

 Grado 3

Ti mín.

99,5

99,2

99,1

99,0

ASTM B367 en grados 1, 2, 3 y 4.

 Grado 4 presenta un 99,0% de Ti como mínimo 29

30

5

TITANIO

Característica

Grado 1

Grado 2

Grado 3

Grado 4

máx.

240

345

450

550

0,2

170

275

380

485

%

24

20

18

15

30

30

30

25

99,5

99,2

99,1

99,0

(alargamiento de rotura)

% (estricción)

Ti mín.

ALEACIONES DE TITANIO

PROFESOR: PAUL P. LEAN SIFUENTES 31

32

ALEACIONES DE TITANIO

TITANIO

 Al agregar elementos de aleación al titanio influirá en la temperatura de

T (°C)

transformación de  a .  Es práctica común referirse a los elementos de aleación como

 +

estabilizadores  ó .  Un estabilizador  significa que al agregarse al solvente, la

882 °C

temperatura de transformación  a  se eleva; asimismo, un



 + compuesto

estabilizador  disminuirá la temperatura de transformación.  Dependiendo de la composición de la aleación y del tratamiento térmico, se pueden obtener aleaciones de titanio con fase , fase  o mezcla de ambas fases  y , a temperatura ambiente.

Contenido en elemento aleante (estabilizador )

33

ALEACIONES DE TITANIO

34

ALEACIONES DE TITANIO

 Las cantidades relativas de estabilizadores  y  en una aleación, además del tratamiento térmico, determinarán si la microestructura será predominantemente  (unifásica), una mezcla de  y  (bifásica), o fase  (unifásica).  El aluminio es un estabilizador , como puede observarse en el

Diagrama de fase Ti-Al

diagrama de fase Ti-Al.  El vanadio, molibdeno, cromo, manganeso y hierro son importantes estabilizadores .  La adición de estaño y zirconio produce un endurecimiento por solución sólida sin afectar la temperatura de transformación. 35

36

6

ALEACIONES DE TITANIO

ALEACIONES DE TITANIO

Diagrama de fase Ti-V

Diagrama de fase Ti-Mo

37

ALEACIONES DE TITANIO

38

ALEACIONES DE TITANIO Estabilizadores Fase  Fase  Cromo Niobio Cobre Hierro Manganeso Aluminio Molibdeno Níquel Silicio Tantalio Tungsteno Vanadio Oxígeno Nitrógeno Hidrógeno Carbono

Diagrama de fase Ti-Sn

Neutros

Estaño Zirconio

Solución Sustitucional Intersticial X X X X X X X X X X X X X X

39

ALEACIONES DE TITANIO

40

ALEACIONES DE TITANIO

42

7

ALEACIONES DE TITANIO

ALEACIONES DE TITANIO: Ti-6Al-4V

 La denominación más común de las aleaciones de titanio indica el porcentaje de los elementos de aleación junto a su símbolo químico.

 Aleación: +  Es en la actualidad la aleación de titanio más empleada.

 Las aleaciones de amplio empleo son:

 Constituye más del 50 % de todo el titanio que se produce.

 Ti-6Al-4V que es una aleación “+” que contiene 6 % de

 La industria aeroespacial consume más del 80 % de esta cantidad.

aluminio y 4 % de vanadio, es la aleación más utilizada

 También se le emplea en prótesis médicas.

acaparando más del 50 % de la producción de Ti en el mundo.

 Las industrias del automóvil, marina y química también consumen

 Ti-5Al-2,5Sn es una aleación “” que contiene 5 % de aluminio y

pequeñas cantidades.

2,5% de estaño. 43

ALEACIONES DE TITANIO: Ti-6Al-4V

44

ALEACIONES DE TITANIO: Ti-6Al-4V Existe la calidad ELI (extra-lowintersticial content), con bajo oxígeno y hierro.

Ti-6Al-4V

Presenta elevada tolerancia al daño, en especial a temperatura criogénica. Mejor comportamiento frente al soldeo. Mayor ductilidad Mayor resistencia corrosión

a

la

45

ALEACIONES DE TITANIO: Ti-3Al-2.5V  Ordinariamente conocida como “Media 6-4”.  Aleación: +  Tiene una resistencia intermedia entre el titanio puro y la aleación Ti-6Al-4V.  Presenta excelente formabilidad en frío para la producción de tubos sin costuras, láminas, hojas metálicas.  Se emplea principalmente como aleación para tubos.

46

ALEACIONES DE TITANIO: Ti-0.2Pd  Es una aleación tipo 

Ti-3Al-2.5V

 Las aleaciones de titanio paladio tienen aplicación en aquellos casos en que requieran resistencias a la corrosión excelentes, ya sea en procesos químicos o en aplicaciones de almacenamiento, en las cuales el medio sea medianamente reductor o fluctúe entre oxidante y reductor.  La adición de paladio extiende la aplicación del titanio

comercialmente puro a soluciones de:  Ácido nítrico, sulfúrico y fosfórico 47

 Así como en ácidos orgánicos a alta temperatura

48

8

ALEACIONES DE TITANIO Tipo



-

Composición química

Condición

 máx (MPa)

 0,2 (MPa)

%

Ti - 5 Al - 2,5 Sn

861

807

16

Ti - 5 Al - 2,5 Sn (ELI) (1) Recocido

770

715

18

Ti - 6 Al - 4 Zr - 1 V

985

950

17

993

924

14

1 100

11

Recocido

Ti - 6 Al - 4 V

T. Térmico 1 170

Ti - 6 Al - 4 V (ELI) (1) 

Propiedades mecánicas

Ti - 13 V - 11 Cr - 3 Al

Recocido

900

830

15

Recocido

930

840

18

1 172

8

T. Térmico 1 220

Aplicaciones más corrientes Industria química, náutica, partes de avión. Alabes de compresores de motores de avión. Camisas de cohetes propulsores. Pernos de alta resistencia.

Las aleaciones de titanio de grado ELI (extra low intersticial) tienen contenidos inferiores de determinados elementos como el carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, de esta forma se mejora su soldabilidad, ductilidad y resistencia a la corrosión en determinados ambientes.50 (1)

49

ALEACIONES DE TITANIO: 

TITANIO COMERCIALMENTE PURO  Presentan una resistencia a la corrosión superior.

 La mas común: Ti-5Al-2.5Sn de todas las aleaciones .

 El oxígeno aumenta la resistencia mecánica, pero reduce su resistencia

 Presentan mejor resistencia a la termofluencia (creep) que las

a la corrosión.

aleaciones .

 Aplicaciones:

 Para aplicaciones a alta temperatura.

 Intercambiadores de calor

 En aplicaciones criogénicas.

 Tuberías

 Son menos forjables que las aleaciones .

 Bombas

 No responden al tratamiento térmico.

 Válvulas para las industrias químicas y petroquímicas

 Se les emplea en estado de recocido o recristalizado a fin de

reducir al máximo las tensiones residuales. 51

ALEACIONES DE TITANIO: +  Contienen un adecuado balance de estabilizadores  y , produciendo una mezcla de  y  a temperatura ambiente.

 La mas común: Ti-6Al-4V  Como contienen dos fases, se pueden realizar tratamientos térmicos para controlar tanto la microestructura como las propiedades.  Algunas de las aleaciones + contienen como elemento de aleación el aluminio.  Esto es debido a que la resistencia de las aleaciones + que contienen aluminio es sustancialmente mayor que una aleación  o una aleación + libre de aluminio. 53

52

ALEACIONES DE TITANIO: +  Tratadas térmicamente por:  Solubilizado,

templado

y

envejecido

(endurecimiento

por

precipitación).  Solubilizado, templado y revenido.  Las aleaciones + poseen una resistencia mecánica a temperatura ambiente superior a la registrada en las del grupo “” pero menor que la obtenida en la mayoría de las “”.

54

9

ALEACIONES DE TITANIO: 

ALEACIONES DE TITANIO

 Presentan una estructura BCC (CCCu).  Presentan altos contenidos en estabilizantes de la fase .  Generalmente contienen aluminio, que incrementa su resistencia mecánica.  Tienen excelente forjabilidad (BCC).  Tratadas térmicamente por:  Endurecimiento por precipitación.

Efecto de la temperatura sobre la resistencia a la fluencia (fluencia) de aleaciones de titanio.

 Tienen mayor tenacidad a la fractura que las aleaciones .  Muy empleadas en aplicaciones aeroespaciales. 55

RECOCIDO DE ALEACIONES: 

56

RECOCIDO DE ALEACIONES: +

 Calentamiento desde la región .

 El enfriamiento rápido provoca una estructura de grano  acicular o Widmanstätten, que proporciona buena resistencia a la fatiga.  El enfriamiento en horno da una estructura  más en forma de placas que proporciona una mejor resistencia a la termofluencia (creep).

 El calentamiento se efectúa justo por debajo de la temperatura de transformación -.  Una pequeña cantidad de  previene el crecimiento de grano.  Un enfriamiento lento logra granos  equiaxiales  Buena ductilidad y formabilidad  Dificultad para que se nucleen grietas por fatiga

Enfriamiento rápido

 Un enfriamiento rápido forma granos  aciculares o en “tejido de canasta”  Lenta velocidad de crecimiento de grietas por fatiga  Buena tenacidad a la fractura  Buena resistencia al creep El precipitado en los límites de grano como las placas Widmanstätten son alfa.

RECOCIDO DE ALEACIONES: +

58

RECOCIDO DE ALEACIONES: + Enfriamiento lento

Enfriamiento rápido

Granos  equiaxiales Buena ductilidad, formabilidad y dificultad para la nucleación de grietas por fatiga.

59

Granos  aciculares Lenta velocidad de crecimiento de grietas por fatiga, buena tenacidad a la fractura y buena resistencia a la termofluencia. 60

10

TRATAMIENTO TÉRMICO : +

TRATAMIENTO TÉRMICO : +  Solubilizado, templado y revenido  La fase  se tiempla desde alta temperatura  La fase  se transforma a martensita de titanio (’), cuando

Inicio de formación de martensita

cruce durante el enfriamiento la línea Ms.  La martensita de titanio es una fase sobresaturada relativamente blanda.  Cuando se realiza el revenido, se produce precipitación de  a partir de ’ sobresaturada: ’   + precipitados   Incrementa la resistencia mecánica.  Si el revenido se realiza a una temperatura demasiado elevada 61

TRATAMIENTO TÉRMICO : +

ocurre un reblandecimiento.

62

ALEACIONES DE TITANIO : +  Se formará ss (fase beta sobresaturada)

 Solubilizado, templado y envejecimiento por precipitación

 Las aleaciones de titanio  +  mas aleadas se endurecen por envejecimiento.  La temperatura de solubilización se eleva hasta situar la aleación en el campo bifásico  +  ó en el unifásico  .  Seguido de un temple en agua.  Durante el enfriamiento (temple), la fase  no podrá transformarse en fase , dependiendo este hecho de la velocidad de enfriamiento, la temperatura de solubilización, la composición química y la sección (espesor).

 Tras el temple, se somete a la aleación a un tratamiento de maduración (envejecimiento) en el rango de temperaturas entre 486°C – 654 ºC.

 Durante la fase de maduración (envejecimiento), finas partículas de fase  precipitan en la fase .  El tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación produce:  Aumento de resistencia mecánica  Aumento de la tenacidad a la fractura  Componentes para fuselajes, cohetes, motores a reacción, equipos de aterrizaje, etc.

63

ALEACIONES DE TITANIO

64

TRATAMIENTO TÉRMICO  Alivio de tensiones  Tratamiento que tiene por objeto reducir la tendencia al agrietamiento, a la corrosión bajo tensión y, a mantener las

 “matriz”



dimensiones deseadas.

“finamente precipitado”

 Hay que tener presente que dicho tratamiento aplicado a aleaciones tratables térmicamente por envejecimiento, puede modificar la microestructura debido a envejecimientos no controlados (sobreenvejecimiento).

65

66

11

TRATAMIENTO TÉRMICO: Ti-6Al-4V  Las estructuras equiaxiales se pueden obtener después de laminar el material en el rango de temperaturas +β; un recocido

posterior

a

temperaturas

menores a la temperatura de inicio de martensita (700º C) y un enfriamiento posterior al aire libre.  Granos finos de  y β.  Buena combinación de resistencia mecánica, tenacidad, ductilidad y resistencia a la fatiga. 67

68

TRATAMIENTO TÉRMICO: Ti-6Al-4V

TRATAMIENTO TÉRMICO: Ti-6Al-4V

 Si a la aleación se le aplica un recocido

 La estructura martensítica se obtiene por enfriamiento rápido o temple

a una temperatura lo suficientemente

desde temperaturas superiores a β-transus, lo cual forma la fase ’.

alta y se deja enfriar al aire, la fase β se

 Esta microestructura, mostrada en la figura, es acicular o finamente

transforma en fase  secundaria con

laminar

estructura laminar y se obtiene una estructura formada por granos α y regiones laminares finas, denominadas β-transformada.  La estructura obtenida se denomina

microestructura dúplex. 69

70

TRATAMIENTO TÉRMICO: Ti-6Al-4V  Las

estructuras

Widmanstätten

laminares se

o

obtienen

TRATAMIENTO TÉRMICO: Ti-6Al-4V

de

 La estructura laminar resultante se

por

compone de gruesas placas de α y finas

enfriamiento lento desde temperaturas

placas de β, unidas formando paquetes

superiores a β-transus hasta la región

o colonias.

bifásica. El enfriamiento lento permite

 Esta

una difusión controlada entre las fases  y β cuando la temperatura disminuye por

resistencia

debajo de β-transus y la fase α de

β,

produciéndose

a

la al

posee

fractura

alta

y

alta

agrietamiento

por

corrosión bajo tensión.

comienza a nuclear en los bordes de grano

microestructura

tenacidad

un

crecimiento de la fase  en forma de láminas.

71

72

12

TRATAMIENTO TÉRMICO: Ti-6Al-4V

APLICACIONES

 Otra de las posibles microestructuras de la aleación de titanio

 Aplicaciones biomédicas: Titanio quirúrgico

Ti-6Al-4V es la denominada estructura bimodal, la cual consta de

 El titanio es un metal biocompatible

granos de  aislados en una matriz β transformada.

 Los tejidos del organismo toleran su presencia sin que se

 Esta estructura se obtiene con un recocido a 950º C, seguido de un temple en agua y un envejecimiento a 600º C.

hayan

observado

reacciones

alérgicas

del

sistema

inmunitario.  La biocompatibilidad del titanio y su dureza, ligereza y resistencia han hecho posible su aplicación en:  prótesis de cadera y rodilla  tornillos óseos  componentes para la fabricación de válvulas cardíacas y 73

marcapasos

APLICACIONES

74

APLICACIONES

 lentes

 Las especificaciones de ASTM para el titanio quirúrgico son las

 herramental quirúrgico tales como bisturís, tijeras, etc.

siguientes:

 gran cantidad de piezas llamadas piercing

 ASTM B265: placa y lámina: ASTM F1108 Ti6Al4V: pieza

 las sillas de ruedas y las muletas  los implantes dentales están hechos con titanio. Las personas con implantes dentales de titanio puede ir en una máquina de resonancia magnética.

moldeada para implantes quirúrgicos  ASTM B299: ASTM F1295 Ti6Al7Nb: aleaciones de titanio, aluminio y niobio para aplicaciones de implantes quirúrgicos  ASTM B861/B862: tubo: ASTM F1341: alambre de titanio sin aleaciones para aplicaciones de implante quirúrgico  ASTM B338: ASTM F136 Ti6Al4V: ELI para aplicaciones de implante quirúrgico

75

APLICACIONES

76

APLICACIONES

 ASTM B348: barra: ASTM F1472 Ti6Al4V: para aplicaciones de implante quirúrgico  ASTM B363: conexiones: ASTM F620 Ti6Al4V: eli forjados para implantes quirúrgicos  ASTM B367: piezas moldeadas: ASTM F67: titanio sin aleaciones para aplicaciones de implante quirúrgico

Implantes de cadera

77

Implantes de rodilla

78

13

APLICACIONES

APLICACIONES  Industria de procesos químicos

 Industria energética

 Aleaciones de titanio se utilizan para fabricar componentes de

 El titanio es muy utilizado en la construcción de:  Sistemas de intercambio térmico en las centrales térmicas eléctricas

las industrias de proceso tales como bombas, depósitos, reactores químicos y columnas de fraccionamiento en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante.

 También en las centrales nucleares

 Unidades de desulfuración de gases que reducen las emisiones

 Características de resistencia mecánica y químicas

de dióxido de azufre de las centrales térmicas de carbón.  Gran resistencia del titanio ante los agentes corrosivos tales como el agua salada, las soluciones de clorito e hipoclorito, el ácido nítrico, los ácidos crómicos, los cloruros metálicos, los 79

APLICACIONES

sulfuros o los ácidos orgánicos.

80

APLICACIONES

 Industria automovilística  Un nuevo sector se ha incorporado a la fabricación de componentes de titanio  Se están incorporando componentes de titanio en los

vehículos, con el fin de aligerar el peso de los mismos  Muelles y bielas de titanio  En los muelles, se tiene una mejor calidad de la suspensión Las empresas automovilísticas están incorporando componentes de titanio en los vehículos que fabrican, con el fin de aligerar el peso de los mismos, así por ejemplo ya existen muelles y bielas de titanio. 81

APLICACIONES

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APLICACIONES  Industria aeronáutica y espacial

 Industria militar  Las aleaciones de titanio no se desgastan fácilmente, son fuertes

 Debido a su resistencia, baja densidad y el que puede soportar temperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se

y resistentes a la corrosión siendo perfectos para su uso en:

emplean en aviones y cohetes espaciales

 Aviones y helicópteros

 El titanio y sus aleaciones se aplican en la construcción

 Material de blindaje

aeronáutica básicamente para construir:

 Construcción de los portaaviones

 Forjados estructurales de los aviones,

 Carrocería de vehículos ligeros

 Discos de ventilación,

 Construcción de submarinos nucleares y

 Álabes y palas de turbinas.

 Fabricación de misiles. 83

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APLICACIONES

APLICACIONES  Construcción naval el contacto con el agua salada no le afecta:  hélices y ejes de timón, cascos de cámaras de presión submarina, componentes de botes salvavidas y plataformas petrolíferas, así como intercambiadores de calor, condensadores y conducciones en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante.  Los intercambiadores de calor en las plantas de desalinización (que convierten el agua de mar en agua potable)

Intercambiador titanio

Motor de Airbus A-380 Álabes de turbinas 85

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APLICACIONES

SOLDABILIDAD

 Otras industrias

 La soldabilidad por procesos que impliquen fusión dependerá de la

 Las parrillas de casco de fútbol americano, raquetas de tenis, cascos de cricket  Piñones y chasis (marcos) de bicicletas.

composición química  Aleaciones grado ELI presentan excelente soldabilidad

 Muchas armas de fuego (pistolas) están hechas de titanio, ya que es un material fuerte y ligero.  El cuerpo de los ordenadores

Piñones de bicicleta fabricados en titanio Ti-6Al-4V

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SOLDABILIDAD  La aleación Ti-8Mn no es recomendable su soldadura por procesos de arco eléctrico

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