Post on 04-Aug-2015
Carolina AravenaJorge EspinozaDaniela Guzmán
Aleaciones de Titanio
Características químicas
• Es un metal de transición.
• Se encuentra en forma de óxido.
• Resistente a la corrosión.
• Resistente a bases y ácidos.
• Es paramagnético.
• Forma enlaces iónico, metálico y
covalente.
• Poca conductividad térmica y eléctrica
características físicas• Es de color plateado grisáceo.
• Tiene un punto de fusión de 1675 °C.
• Su densidad es: α (20°C) : 4507 Kg/m3
β (885°C) : 4350 Kg/m3.
• Presenta alotropía
• Temperatura de transición α-β: 882 °C
• Estructura cristalina : α hexagonal compacta
β cúbica centrada en el cuerpo
• Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones
mecánicas.
Formas alotrópicas
α β
Características mecánicas
• Maleable.
• Dúctil.
• Duro. Escala de Mohs 6.
• Resistente a la tracción.
• Gran tenacidad.
• Mantiene una alta memoria de
su forma.
Metalurgia del titanio: el método Kroll
rutilo (TiO2) y la ilmenita (FeO·TiO2)
evitan la oxidación
Efectos del aleante
El ti puede formar aleaciones con otros
elementos y su transformación aleo
trópica ofrece la posibilidad de obtener aleaciones con micro
estructuras de tipo α, β o α/β
• A los elementos de aleación se les denomina como estabilizadores alfa o beta. Según la capacidad de estos de estabilizar la fase α o β o una mezcla de ambas, se definen tres tipos de aleaciones de titanio: las aleaciones de tipo α, aleaciones de tipo α/β y aleaciones de tipo β.
• α –estabilizadores, elevan la temperatura de transformación• β –estabilizadores que hacen que descienda la temperatura de transformación
α –estabilizadores
En general, son aquellos elementos que poseen menos de cuatro electrones de valencia por átomo como por ejemplo aluminio carbono, nitrógeno y oxigeno. Siendo el de mayor importancia el aluminio.
β –estabilizadores
beta isomorfos; son molibdeno wolframio vanadio niobio tantalio, y que no forman compuestos intermetálicos con el titanio
beta eutectoides: Un ejemplo de ellos son: Cu, Mn, Cr, Fe, Ni, Co, Ag, Au e H, que por su tamaño, como elemento intersticial.
β –estabilizadores
son Zr, Sn, Si, los cuales son solubles en las dos fases por lo que no definen preferentemente ninguna fase.
Estabilizadores neutros
CARACTERÍSTICAS
•Presentan estructura HC a temperatura ambiente.
•Los elementos estabilizadores se disuelven por sustitución.
•Por lo general, tienen un alto contenido de Al, el cual le da resistencia a altas temperaturas, pero provocando un aumento en la fragilidad.
ALEACIONES α
Los elementos aleantes elevan la resistencia, pero aumentan la fragilidad.
Existe una expresión empírica que indicará si la cantidad de aleantes provocará fragilidad, denominada ALUMINIO EQUIVALENTE:
Si el valor de ALUMINIO EQUIVALENTE es mayor a 9% ocurre formación de la fase α2 de formula general Ti3X, con estructura hexagonal que provoca fragilidad debido a su baja ductilidad.
ALUMINIO EQUIVALENTE
1 1Al Sn Zr 10 O C 2 N 9%3 6
•Aleación 5% Al y 2,5% Sn utilizada en aeronáutica.
•Titanio comercialmente puro (cp): • Se utiliza, por ejemplo, en aplicaciones biomédicas.• Contiene impurezas debido a la alta reactividad. • Existen cuatro grados de cp, según la cantidad de impurezas y propiedades
mecánicas.
Tensión a la rotura (MPa)
Limite elástico(MPa)
Grado 1 240 170 – 310Grado 2 345 275 – 450Grado 3 440 380 – 550Grado 4 550 480 – 655
ALEACIONES TOTALMENTE α
CARACTERÍSTICAS
•Presentan estructura BCC a temperatura ambiente.
•Los elementos estabilizadores más comunes son el Vanadio y Molibdeno.
•Al hacer temple rápido se produce una estructura metaestable. El endurecimiento se produce por el alto contenido de aleantes y por el envejecimiento permitiendo la precipitación de α.
•Se utilizan en sujetadores de alta resistencia y para componentes aeroespaciales que requieren altas resistencias a temperaturas moderadas.
ALEACIONES β
CARACTERÍSTICAS
•Mezcla de fase α y fase β.
•Son las aleaciones de titanio de mayor demanda comercial.
•Se tratan térmicamente para obtener elevadas resistencias.
•Martensita de Titanio (estructura α’), punto de partida para diferentes tratamientos térmicos.
ALEACIONES α/ β
•Es la aleación de Titanio de uso más común.
•Presenta buena combinación de propiedades mecánicas: resistencia, ductilidad y tenacidad.
•Puede presentar distintas microestructuras, dependiendo del tratamiento térmico utilizado.
•Sus usos más comunes son en la industria aeronáutica y prótesis quirúrgicas.
ALEACIÓN Ti6Al4V
Su alta resistencia específica, resistencia a la fatiga y a la fluencia así como su alta tenacidad a la fractura son características que hacen del titanio un material idóneo para la industria aeroespacial.
Se fabrican hélices y ejes de timón, intercambiadores de calor, condensadores y conducciones en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante, porque el contacto con el agua salada no le afecta.
Industria aeronáutica y espacial
APLICACIONES
Construcción navalConstrucción Naval
El titanio es un metal compatible con los tejidos del organismo humano que toleran su presencia sin reacciones alérgicas del sistema inmunitario. Esta propiedad de compatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecánicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones médicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos oseos…
Titanio quirúrgico
• http://www.unalmed.edu.co/~cpgarcia/geomet.pdf