Aleaciones de titanio

Las aleaciones de titanio son aleaciones que contienen una mezcla de titanio y otros elementos químicos. Estas aleaciones tienen una resistencia a la tracción y tenacidad muy elevadas (incluso a temperaturas extremas). Son livianos, tienen una extraordinaria resistencia a la corrosión y la capacidad de soportar temperaturas extremas.

Resistente a la corrosión
Cuando se expone al aire, se forma una fina capa de óxido en la superficie del titanio. Esta capa es muy difícil de penetrar para la mayoría de los materiales. Como tal, el titanio demuestra una fantástica resistencia a la corrosión y no sufrirá cambios adversos (es decir, picaduras, grietas) debido a sustancias corrosivas.
Ya sea que se use en interiores o exteriores, durará muchos años, lo que la convierte en una excelente opción para edificios y aplicaciones marinas, donde estará continuamente expuesta al agua de mar y a la lluvia.

Fortaleza
Una de las mayores ventajas del titanio es su resistencia. No solo es uno de los metales más fuertes del planeta (¡rivalizando incluso con el acero!), sino que también tiene la relación resistencia-densidad más alta de cualquier elemento metálico de la tabla periódica. Esto lo convierte en una opción popular en muchas profesiones.
Además, como tiene baja densidad, el titanio también es increíblemente ligero.
Para poner esto en perspectiva, el titanio tiene una gravedad específica de 4,5, que es aproximadamente un 40 % más ligero que una cantidad igual de cobre y un 60 % más ligero que una cantidad igual de hierro. Esta es una de las razones por las que se utiliza a menudo en la industria aeroespacial y para crear marcos estructurales.

No tóxico
Metales como el hierro, el acero y el aluminio pueden ser tóxicos para los humanos.
Por el contrario, el titanio es biocompatible. No es tóxico en absoluto ni para los seres humanos ni para los animales (en parte debido a que es resistente a la corrosión) y, como resultado, puede implantarse de forma segura en el cuerpo sin provocar una reacción adversa. Esta es la razón por la que el titanio se utiliza habitualmente en la industria médica (por ejemplo, para fortalecer permanentemente huesos rotos) y para implantes dentales.

Baja expansión térmica
El titanio tiene un bajo coeficiente de expansión térmica.
Básicamente, esto significa que, en comparación con la mayoría de los otros materiales de fabricación, no se expandirá ni contraerá tanto bajo temperaturas extremas. De hecho, se expande aproximadamente un 50% menos que el acero y, por lo tanto, proporciona una estabilidad estructural mucho mayor.
Esta característica es especialmente útil si se crea una superestructura que requiere un marco rígido pero liviano. También hace que el titanio sea adecuado para aplicaciones de construcción donde la seguridad contra incendios es primordial (por ejemplo, rascacielos).

Alto punto de fusión
Este es uno de los beneficios clave del titanio. Demuestra un punto de fusión excepcionalmente alto (alrededor de 1668 grados) y, como tal, es perfecto para usar en aplicaciones de alta temperatura. Por ejemplo, es el metal elegido para fundiciones, motores de turbinas e incluso algunos satélites.
Vale la pena señalar que esta ventaja se ve reforzada debido a la baja expansión térmica mencionada anteriormente.

Excelentes posibilidades de fabricación
A pesar de su resistencia, el titanio es un metal refractario relativamente blando y dúctil. Como tal, se puede mecanizar y fabricar fácilmente para crear una amplia gama de piezas y componentes metálicos. Debido a su resistencia a la oxidación, también se puede soldar al aire libre y por costura, sin necesidad de ningún tipo de agente fundente, y la zona de soldadura no requerirá ningún tipo de protección adicional.

Aleaciones alfa
Las aleaciones alfa son aleaciones de titanio que sólo se alean deliberadamente con oxígeno. Aunque otros componentes, como el carbono y el hierro, se pueden encontrar en pequeñas cantidades, sólo existen como impurezas. Como elemento de aleación intersticial, el oxígeno aumenta significativamente la resistencia al tiempo que disminuye la ductilidad. Las industrias química y de ingeniería son los principales usuarios de aleaciones alfa.
En este caso, un buen comportamiento frente a la corrosión y una deformabilidad son más importantes que una alta resistencia (específica). La principal diferencia entre los grados de titanio comercialmente puro (cp) es su concentración de oxígeno.

Aleaciones casi alfa
Las aleaciones casi alfa de titanio son las aleaciones de alta temperatura más comunes. Esta clase de aleación es apropiada para altas temperaturas porque combina el comportamiento de fluencia superior de las aleaciones alfa con la alta resistencia de las aleaciones alfa + beta. Sin embargo, su temperatura máxima de trabajo ahora está limitada a 500 a 550 ºC.

Aleaciones Beta y Casi Beta
Las aleaciones beta son otro tipo de material de titanio. Los fabricantes crean todas las aleaciones de titanio agregando suficientes elementos beta-estabilizadores al titanio. Estos materiales han estado disponibles durante muchos años, pero sólo últimamente han ganado popularidad. Son más fácilmente trabajables en frío que las aleaciones alfa-beta, tratables térmicamente para obtener altas resistencias y algunas tienen mejor resistencia a la corrosión que los grados comercialmente puros.

Aleaciones Alfa y Beta
Por lo general, se trata de materiales de resistencia media a alta con resistencias a la tracción que oscilan entre 620 y 1250 MPa y una resistencia a la fluencia que oscila entre 350 y 400 grados. Además de las propiedades de tracción, también tienen características de fatiga de ciclo alto y bajo y tenacidad a la fractura.
Como resultado, se desarrollaron procedimientos de tratamiento térmico y termomecánico para garantizar que las aleaciones proporcionen un equilibrio óptimo de propiedades mecánicas para diversas aplicaciones.

Prevención de irritación
El desgaste no sólo causa un desgaste excesivo del titanio, sino que también puede provocar una corrosión acelerada debido a la acción del rozamiento. Una simple lubricación, utilizando grafito o disulfuro de molibdeno, suele ser suficiente para superar el gripado. Por lo tanto, es posible utilizar titanio para piezas móviles o para piezas en contacto deslizante consigo mismo o con otros metales con cargas ligeras a moderadas. Por el contrario, las cargas más pesadas requieren superficies de titanio endurecidas. Se utilizan técnicas de endurecimiento por cementación disponibles comercialmente, como pulverización de plasma, implantación de iones, anodizado o nitruración, o técnicas de recubrimiento como galvanoplastia con cromo duro o pulverización con llama de carburo de tungsteno y otros materiales duros y resistentes al desgaste.
Dichos tratamientos superficiales poseen las cualidades requeridas de buena adherencia además de resistencia al desgaste y al desgaste. Sin embargo, se debe prestar especial atención a la compatibilidad de la superficie tratada con el ambiente corrosivo al que estará expuesta.

Limpieza de equipos de titanio
La eficacia de las superficies de titanio normalmente se puede mantener sin complicados procedimientos de limpieza. Generalmente no hay necesidad de limpiar para proteger contra la corrosión, como a veces se requiere con el acero inoxidable, ni la fina película superficial de óxido se combina de ninguna manera con el agua de refrigeración para formar depósitos minerales pesados, como ocurre a veces en las aleaciones a base de cobre.
La contaminación marina de las superficies de los intercambiadores de calor a veces se controla mediante inyección de cloro. Las superficies de titanio no se ven afectadas en absoluto por estos tratamientos. Los tubos del condensador con superficie de titanio también se mantienen limpios de esta manera, así como mediante sistemas de limpieza continuos que utilizan bolas de goma o cepillos de nailon, sin efectos nocivos.

Limpieza con ácido
A veces es necesaria una limpieza ácida de las superficies de titanio para eliminar los depósitos. Se pueden utilizar ciclos de limpieza con ácido convencionales siempre que estén presentes los inhibidores adecuados. Los inhibidores orgánicos como las aminas formadoras de película no son eficaces con el titanio. El ion férrico como cloruro férrico es muy eficaz como inhibidor del titanio en soluciones ácidas. Tan solo 0.1 por ciento (en peso) de cloruro férrico inhibirá la corrosión del titanio por el ácido clorhídrico, por ejemplo. A temperatura ambiente, se puede utilizar de forma segura sobre titanio hasta un 25 por ciento (en peso) de HCl inhibido con FeCl3.
El ácido nítrico es un excelente agente pasivante para el titanio y puede usarse solo o con ácido clorhídrico para limpiar superficies de titanio.

Limpieza con cepillo
No se recomienda el uso de cepillos de alambre de acero al carbono para eliminar depósitos de titanio. Asimismo, no se deben utilizar tuberías o tubos de acero al carbono para limpiar tubos de titanio obstruidos. La recogida de partículas de hierro incrustadas o manchadas del acero puede hacer que el titanio sea susceptible a la corrosión cuando la unidad se vuelve a poner en servicio. Se prefieren los cepillos y tubos de alambre de acero inoxidable o titanio. La utilización cuidadosa de las propiedades únicas del titanio proporcionará muchos años de servicio sin mantenimiento para los equipos fabricados. La mala aplicación del titanio, el uso de procedimientos de limpieza inadecuados y otros abusos pueden provocar fallos. Por otro lado, el uso cuidadoso de algunas medidas preventivas, particularmente aquellas relacionadas con la corrosión y la resistencia al desgaste, puede extender significativamente la vida útil de los equipos de titanio.

requerimientos de aplicacion
El factor principal al seleccionar una aleación de titanio es la aplicación prevista. Ya sea que trabaje en la industria aeroespacial, médica, automotriz o en cualquier otra industria, las propiedades mecánicas y químicas de la aleación deben alinearse con las demandas de su proyecto. Por ejemplo, Ti-6Al-4V (Grado 5) es una opción popular para componentes aeroespaciales debido a su alta resistencia y resistencia a la corrosión.

Fuerza y ​​peso
El titanio es valorado por su excepcional relación resistencia-peso. Las diferentes aleaciones ofrecen distintos niveles de resistencia, y algunas superan la resistencia de muchas aleaciones de acero. Equilibrar la fuerza y ​​el peso es crucial en aplicaciones como equipos deportivos y prótesis.

Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión del titanio es legendaria. Sus aleaciones se utilizan en entornos hostiles donde la corrosión es un problema, como aplicaciones marinas y procesamiento químico. Ti-6Al-4V y Ti-6Al-4V ELI son conocidos por su excepcional resistencia a la corrosión.

Resistencia a la temperatura
En aplicaciones que implican temperaturas extremas, como motores a reacción o intercambiadores de calor, se debe elegir una aleación que pueda soportar las condiciones. Las aleaciones como Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI y Ti-5Al-2.5Sn ofrecen una excelente alta rendimiento de temperatura.

Fabricación y maquinabilidad
Considere la facilidad de fabricación y maquinabilidad al seleccionar una aleación de titanio. Puede resultar difícil trabajar con algunas aleaciones, mientras que otras son más fáciles de usar, dependiendo de su proceso de fabricación.

El Grupo se adhiere al principio de "servicio integral, facilitando la elección". Continuar satisfaciendo las diferentes necesidades de los clientes globales en el campo de la cadena de suministro de acero mundial. Un equipo de ventas profesional brinda a los clientes servicios de primera clase. Un riguroso equipo de adquisiciones e inspección de calidad selecciona materias primas de alta calidad. Un equipo de envío y logística que vela por la protección del transporte del producto.