UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD SANTO TOMAS DIVISIÓN DE INGENIERÍAS FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Asignatura: MATERIALES INDUSTRIALES I Cristian Alejandro Mahecha Rodriguez
Titanio: el metal del mañana C. A. MAHECHA
ESUMEN R ESUMEN
El titanio es el cuarto metal estructural más abundante en la tierra y el noveno en la gama de metales industriales. Algunas de sus propiedades, por ejemplo resistencia temperaturas extremas, extremas, a la corrosión y su compatibilidad con el tejido humano, lo han posicionado como uno de los recursos más empleados en el desarrollo de la tecnología aeroespacial, aeronáutica y médica. Las características mecánicas del titanio por si solas lo hace uno de los materiales más deseables en ingeniería, pero cuando ampliamos la gama de propiedades del titanio aleándolo con otros materiales o haciéndole tratamientos térmicos superficiales, es increíble cómo podemos mejorar de forma exponencial sus características. Palabras clave – Tecnología, tratamiento térmico, características, ingeniería.
ABSTRACT Titanium is the fourth most abundant structural metal in the earth and the ninth in the range of industrial metals. Some of its properties , such as extreme temperature resistance , corrosion resistance and compatibility compatibili ty with human tissue , have positioned as one of the most used resources in the development of aerospace, medical and aeronautic technology. The mechanical properties of titanium by themselves makes it one of the most desirable materials in engineering, but when we expand the range of properties of titanium alloying it with other materials or making surface treatments, it is amazing how we can improve exponentially its features. Keywords – Technology, head treatment, characteristics, engineering.
I. I NTRODUCCIÓN NTRODUCCIÓN
El titanio es un elemento abundante en la tierra, se puede encontrar en minerales, minerales, rocas, arena blanca e incluso en las cenizas de animales muertos. muertos. Gracias a sus increíbles propiedades se emplea en diversas aplicaciones metalmecánicas metalmecánicas y tecnológicas. Algo más increíble es que a partir de aleaciones puede mejorar aún más sus ya grandiosas propiedades. El titanio no se puede encontrar en estado puro, está presente en óxidos en minerales como el rutilo, la ilmenita y la esfena. La ventaja es que las impurezas estos minerales son mínimas, principalmente; oxigeno, hierro y paladio entre otros. Es necesario emplear procesos científicos científicos de purificación para obtener titanio con un 99.9% de pureza. Lo que pone por encima al titanio sobre otros metales, son sus propiedades físicas, mecánicas y químicas. Este metal es extremadamente extremadamente liviano, anticorrosivo en ambientes donde los niveles de corrosión son fatales para otros metales y su dureza es comparable con la del acero. La amplia variedad de aleaciones que puede formar y su utilidad en procesos térmicos y de elaboración de productos y piezas, hechos que lo han posicionado velozmente en el mercado. II. DESARROLLO Liviano, macizo, gran resistencia a la tracción, también a altas temperaturas, el titanio es predilecto cuando el factor peso es indispensable o cuando el ambiente es altamente corrosivo. Ya que tiene un enlace fuerte con el oxígeno, que le hace formar una fina capa de óxido estable y traslucido, el titanio tiene una alta resistencia a los ácidos y por esta razón, es considerado materia prima en procesos procesos metalúrgicos. metalúrgicos.
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Cabe resaltar que para mejorar las propiedades del titanio ya mencionadas y expandir su rango de aplicaciones, la industria adelanta diversas prácticas entre las cuales están los tratamientos térmicos y termoquímicos. Uno de estos, tratamientos termoquímicos, es la nitruración del metal puro con aleación de titanio, aluminio y vanadio, que genera una capa sin fricción y homogénea que incrementa su dureza superficial hasta hasta un 500 por ciento respecto al titanio no tratado. Por lo regular esta capa – que logra un espesor entre 2.0 y 3.0 mm, en 3 horas de tratamiento y está compuesta principalmente por granos pequeños de nitruros – . Existen otros tratamientos de tipo superficial para el titanio, como la lubricación, la oxidación térmica, la ionización y la anodización. Estos tratamientos tratamientos se dan con el fin de mejorar y ampliar las propiedades físicas y mecánicas del titanio. Los campos de uso del titanio son tan diversos y esto se da por sus extraordinarias extraordinarias propiedades. Industria energética: El titanio se usa en la elaboración de sistemas de intercambio térmico, en centrales nucleares y eléctricas, ya que al fabricar los haces tubulares en titanio, se reduce el espesor de los tubos y se facilita el intercambio de calor, con esto pueden soportar las las vibraciones con mayor facilidad. Industria de procesos químicos: En este campo se usan aleaciones de hierro y titanio con gran resistencia a la corrosión, para la fabricación de bombas, depósitos y reactores químicos. El titanio también se utiliza en las unidades de desulfuración de gases encargadas en la reducción de emisiones de SO2 en centrales térmicas de carbón, en las que se utilizan ácidos y soluciones de ClO₂ y ClO. Industria automovilística: Los gigantes del automovilismo están empleando componentes en titanio en la construcción de vehículos de competencia, ya que este elemento aligera el peso. Hoy en día, se construyen bielas y muelles en titanio, con el fin de afinar el módulo de elasticidad y obtener una suspensión mejorada. Industria militar: al tener una gran resistencia a la tracción, se utiliza como materia prima en la producción de blindaje, manufacturar portaaviones, carrocerías ligeras para vehículos, construir submarinos nucleares y misiles. Industria biomédica: El titanio como ya se había dicho es compatible con los tejidos del cuerpo humano, asimilan la presencia del titanio y no generan reacciones alérgicas. Esto es bueno ya que se pueden generar implantes que al ser más livianos no generan incomodidades en los pacientes, el titanio también se puede adherir al hueso humano, ya que el hueso puede crecer adyacente el titanio sin problemas.
III. CONCLUSIÓN
El titanio podría convertirse en el metal del futuro y es algo lógico ya que al mirar todas las propiedades que posee y su amplia gama de usos en la industria, no tardará mucho en reemplazar al acero, el problema es su elevado costo, esto es lo que limita la expansión del uso del titanio, pero mientras tanto es y seguirá siendo utilizado en los campos tecnológicos más avanzados generando facilidades. Respecto al uso del titanio en la biomédica, es fantástico pensar que algún día podríamos reemplazar partes enteras de nuestro cuerpo por componentes en titanio, esto facilitaría la vida de muchas personas que por motivos inherentes perdieron alguna funcionalidad funcionalidad corporal, el titanio podría ser la solución a prótesis fijas más cómodas y durables. Si pensamos en los procesos para alear y mejorar al titanio, es algo escalofriante pensar que se puede mejorar aún más un elemento que por sí solo ya posee características superiores respecto a su competencia. Llegará el día en que el titanio quizá sea la base de algún nuevo elemento elemento sintético que supere por mucho a los elementos que la tierra nos provee. IV. REFERENCIAS [1] http://www.metalactual.com/revista/7/materiales.pdf [2] http://www.medicina21.com/Articulos-V3827Investigan_las_propiedades_cancerigenas_del_dioxido_de Investigan_las_pro piedades_cancerigenas_del_dioxido_de_titanio_un_componente_habitual_de_cierto _titanio_un_componente_habitual_de_ciertos_productos_de_uso_diario.html s_productos_de_uso_diario.html [3] http://elementos.org.es/titanio
