Titanio y Sus Aleaciones

Titanio y sus Aleaciones

TITANIO Y SUS ALEACIONES

Marc A. Soler Jose Ricardo Muñoz Mari Carmen Monterde

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. IN INTR TRO! O!UC UCCI CI"N "N

El titanio es un elemento químico, químico, de símbolo Ti y número atómico 22. atómico 22. Se trata de un metal de transición de color gris plata. omparado con el acero, acero, con quien compite en aplicaciones t!cnicas, es muc"o más ligero #$,%&',(). Tien Tiene e alta alta resi resist sten enci cia a a la corrosión y gr gran resistencia mecánica, mecánica , pero es muc"o más caro, lo cual limita su uso industrial. Es un metal abundante en la naturale*a, es el cuarto metal estructural más abundante en la super+icie terrestre y el noeno en la gama de metales industriales con un -./ 0. 1o se encuentra en estado puro sino en +orma de óidos. Su uso se "a generali*ado con el desarrollo de la tecnología aeroespacial, aeroespacial, donde es capa* de soportar las condiciones etremas de +río y calor que se dan en el espacio y en la industria química, química, por ser resistente al ataque

de

muc"os

ácid ácidos os,,

est este

meta metall

tam tambi!n bi!n tien tiene e

pro propied piedad ades es

biocompatibles. Posee propiedades mecánicas parecidas al acero, acero, tanto puro como en las las alea aleaci cion ones es que que +orm +orma, a, comp compitite e con con el acer acero o en muc" muc"as as aplic aplicac acio ione ness t!cnicas, especialmente con el acero inoidable. inoidable. Puede +ormar aleaciones con aleaciones con otros elementos, tales como "ierro, aluminio, aluminio, anadio, anadio, molibdeno y molibdeno y otros.

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#. $I $IST STOR ORIA IA TITA TITANI NIO O

3artin 4alpro+t El tita titani nio o #llam #llamad ado o así así por por los los Titanes, Titanes, "i5os de 6rano y 7ea 7ea en la mitología griega) +ue descubierto en 8nglaterra por el 9eerendo ingl!s :illiam 7regor , en en ;'<;, cuando estudiaba un metal de color gris=plata que "abía encont encontrad rado. o. Poco Poco despu! despu!s, s, en ;'<%, ;'<%, el quím químic ico o aust austria riaco co 3artín 4alprot*, 4alprot*, descubridor tambi!n del uranio, uranio, le dio el nombre de titanio. En la naturale*a se encuentra combinado químicamente con oígeno o "ierro, siendo los minerales más importantes la ilmenita # titanato de "ierro> ?eTi@/ ) y el rutilo #dióido rutilo #dióido de titanio> Ti@2 ). Por su parte el titanio debe ser sometido preiamente a un proceso metalúrgico de re+inado, para preenir su eentual reacción con sustancias gaseosas, tales como el nitrógeno, el nitrógeno, el oígeno y oígeno y el "idrógeno el "idrógeno.. 3att"e A. Bunter preparó por primera e* titanio metálico puro #con una pure*a pure*a del <<.<0 <<.<0)) calent calentan ando do tetracloruro de titanio titanio #Til$) con sodio a '--=(-- C en C en un reactor de acero. El titanio como metal no se usó +uera del laboratorio "asta que en ;<$ :ill :illia iam m

Dus Dustin tin

4roll roll

desarrol rolló

un

m!todo

para

poder

producirlo

comercialmente, mediante la reducción del Til $ # obtenido por cloración de los minerales minerales y puri+icado puri+icado por destilación destilación +raccionada +raccionada ) se reduce con magnesio +undido en acío o en atmós+era de argón a (-- obteni!ndose un sólido poroso que se conoce como espon5a de titanioF este m!todo es conocido como 3!todo de 4roll. 4roll . Página 3 de 44


%. &RI &RINCI NCI&A &ALES LES &RO!UCT &RO!UCTORE ORES S Gura Gurant nte e los los aHos %- y - la 6nión Soi!tica Soi!tica promoió el empleo de titanio en usos militares y submarinos #lase submarinos #lase Al+a y lase 3iguel) como parte de sus programas militares relacionados con la guerra guerra +ría. +ría. En los EE.66., EE.66., el Gepartamento de Ge+ensa #G@G) comprendió la importancia estrat!gica del metal y apoyó los es+uer*os para su comerciali*ación. A lo largo del período de la guerra +ría, el gobierno estadounidense consideró al titanio como un material estr estrat at!g !gic ico, o, y las las rese reser ras as de espon5a de titanio +ueron mantenidas por el entro entro de 9eseras 9eseras 1acional 1acional de Ge+ensa, Ge+ensa, que desapareció desapareció en 2--%. 2--%. Boy el may mayor prod produc ucto torr mund mundia iall es el cons consor orci cio o ruso ruso IS3P IS3P@= @=AI AI8S 8S3A 3A,, que que representa aproimadamente el 2<0 de la cuota mundial de mercado.

&rinci'ales 'roductores 'roductores de ()ido de titanio en #**%

& a +s

Miles de toneladas , del total

Australia

;2<;,-

/-,

Sudá+rica

(%-,-

2-,;

anadá

''

;(,2

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1oruega

/(2,<

<,;

6crania

/%'

(,%

Total de los 5 países 3647,9

86,4

Total mundo

***

-##*

i+ras del 2--/, en miles de toneladas de dióido de titanio. ?uente> JK!tat du monde 2--%, annuaire !conomique g!opolique mondial Se encuentran % isótopos estables isótopos estables en la naturale*a> $Ti, $'Ti, $(Ti, $
%-

Ti el más más abun abunda dant nte e #'/, #'/,(0 (0). ). Se "an "an cara caract cter eri* i*ad ado o ;;

$(

radioisótopos, radioisótopos, siendo los más estables el

Ti, con un peri period odo o de

$$

semidesintegración de semidesintegración de -.- aHos, $%Ti #;($.( minutos), %;Ti #%.' minutos) y el Ti #;,' minutos). Para el resto, sus periodos de semidesintegración son de

%2

menos de // segundos, y la mayoría de menos de medio segundo. El peso atómico de los isótopos va desde 39,99 uma (40Ti) hasta 57,966 uma (58Ti).

-. O/T O/TENC ENCI"N I"N00 M1TO!O M1TO!O 2RO 2ROLL LL El titanio no se encuentra libre en la 1aturale*a, 1aturale*a, los minerales que muestran una mayor concentración de este metal son el rutilo #Ti@2) y la ilmenita#?e@LTi@ ilmenita#?e@LTi@2), además de la anatasa y la la brookita #ambas son tambi!n Ti@2). Para obtener titanio puro, a partir de los minerales que lo contienen se util utili* i*a a mayo mayorit ritar aria iame ment nte e el llam llamad ado o 3!to 3!todo do de 4roll 4roll,, que que cons consis iste te en la reducción del compuesto tetracloruro de titanio titanio con magnesio molido, magnesio molido, en una atmó atmóss+er +era de argón para para eit eitar ar la oid oidac ació ión. n. El proc proces eso o cons consta ta de los los siguientes pasos> Página 5 de 44


•

@btención de tetracloruro de titanio por cloración a <--C, en presencia de carbono, mediante carbono, mediante la reacción>

•

Ti@2

+

2l +  → Til$

Ti@2

+

2l + 2 → Til$

@2

+

+

2@

Puri+icación del tetracloruro de titanio mediante destilación +raccionada. +raccionada . Se reduce el Til $ con magnesio con magnesio o o sodio molido sodio molido en atmós+era inerte, inerte, con la reacción> (--− (%-- 

Til$

•

+

23g

→

Ti + 23gl

Si se uti utili*a li*a el Sodio #1a) #1a) en el proc proces eso o se prod produc ucen en la sigu siguie ient nte e reacción>

•

El titanio +orma una espon5a en la pared del reactor, la cual se puri+ica por liiiación liiiación co con ácido clor"ídric clor"ídrico o dilu diluid ido. o. El 3gl 3gl2 se reci recicl cla a electrolíticamente. 4.1.

CARACTER3STICAS CARA CTER3STICAS 43SICAS

•

Es un metal de transición. transición .

•

Jigero> su Gensidad o Gensidad o peso especí+ico es de $%-' Mg&m/ $%-' Mg&m/..

•

Tiene un punto de +usión de ;'% #;<$; 4).

•

El peso atómico del atómico del titanio es de $',(' u.

•

Es de color plateado grisáceo.

•

Paramagn!tico. Paramagn!tico. 1o se imanta.

•

Abundante en la 1aturale*a. 1aturale*a.

•

9eciclable. 9eciclable.

•

?orma aleaciones con otros elementos para me5orar las prestaciones mecánicas.

•

3uy resistente a la corrosión y corrosión y oidación. oidación. Página 6 de 44


•

9e+ractario. 9e+ractario.

•

Poca conductiidad. 1o es muy buen conductor del calor ni de la electricidad. electricidad. 4.2. CARA CARACTER3STICAS CTER3STICAS MEC5NICA MEC5NICAS S

•

3ecani*ado por 3ecani*ado por arranque de iruta similar al acero inoidable. inoidable .

•

Permite +resado químico.

•

3aleable, 3aleable, permite la producción de láminas muy láminas muy delgadas.

•

Gúctil permite Gúctil permite la +abricación de alambre delgada. alambre delgada.

•

Guro. Escala de 3o"s .

•

3uy resistente a la tracción. tracción.

•

7ran tenacidad. tenacidad.

•

Permite la +abricación de pie*as por +undición y +undición y moldeo. moldeo.

•

3aterial soldable. soldable.

•

Perm Permitite e aria ariass clas clases es de trat tratam amien iento toss tant tanto o term termoq oquí uími mico coss como como super+iciales.

•

Puede mantener una alta memoria de memoria de su +orma. 4.3. CARA CARACTER3STICAS CTER3STICAS 6U3MICAS

•

Se encuentra en +orma de óido, en la escoria de ciertos minerales y en ceni*as de animales y plantas.

•

Presenta dimor+ismo, a temperatura ambiente tiene estructura "eagonal comp compac acta ta #"cp #"cp)) llama llamada da +ase +ase al+a al+a.. Por Por enci encima ma de ((2 ((2  pres presen enta ta estructura +ísica centrada en el cuerpo #bcc) se conoce como +ase beta.

•

Ja resistencia a la corrosión que presenta es debida al +enómeno de pasiación que pasiación que su+re #se +orma un óido que lo recubre). Es resistente a tempe temperatu ratura ra ambien ambiente te al ácido ácido sul+úr sul+úrico ico #B2S@$) dilu diluid ido o y al ácid ácido o clor"ídrico #Bl) diluido, así como a otros ácidos orgánicos, tambi!n es resi resist sten ente te a las las base bases, s, inclus incluso o en calie calient nte. e. Sin Sin emba embarg rgo o se pued puede e disol disoler er en ácidos ácidos en calie caliente nte.. Asimis Asimismo, mo, se disuel disuele e bien en ácido +luor"ídrico +luor"ídrico #B?), o con +luoruros en ácidos. A temperaturas eleadas

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puede reaccionar +ácilmente con el nitrógeno, nitrógeno, el oígeno, oígeno, el "idrógeno, "idrógeno, el boro y boro y otros no metales.

7. EST ESTRUC RUCTUR TURA AS TITA TITANIO NIO El Ti presenta dos estructuras cristalinas> "eagonal compacta #BP) y cúbica centrada en el cuerpo #N). A TO ambiente el titanio presenta la estructura BP, denominada al+a, y a partir de ((2  el titanio puro pasa a estructura cúbica denominada beta. Gependiendo del tipo de aleación que quiere obtenerse, se emplean di+erentes aleantes para obtener la estructura beta a temperatura ambiente, pudiendo conseguir distintas propiedades en el material.

Ja +ase al+a sólo contiene estructura BP, sin tener estructura N. Jas alea aleaci cion ones es quas quasi= i=al al+a +a #tam #tambi bi!n !n deno denomi mina nada dass supe supera ral+l+a a ), +orm +orman an una una propor proporció ción n de beta beta duran durante te el calen calentam tamien ienro ro tenien teniendo do un compor comportam tamien iento to

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similara las aleaciones al+a. Jas aleaciones al+abeta contienen +ase al+a y +ase beta retenida o trans+ormada en martensita. Jas aleaciones beta y quasi=beta tienden a retener la +ase beta en el en+riamiento inicial "asta temperatura ambiente, pero precipitan +ases secundarias durante los tratamientos t!rmicos.

Jos aleantes o agentes estabili*adores al+a elean la temperatura a la que la +ase al+a es estable, mientras que los agentes estabili*adores beta estabili*an la +ase beta a ba5as temperaturas. Jos agentes estabili*adores beta se clasi+ican en isomor+os y eutectoides. En general se pre+iere la utili*ación de agentes isomor+os por no +ormar compuestos intermetálicos, sin embargo los eutectoides estabili*an me5or la +ase beta y me5oran el endurecimientos y la respuesta a tratamientos t!rmicos. 6. TITANIO Y TO8ICI!A TO8ICI!A! !

Gebido Gebido a la biocompatibilidad del biocompatibilidad del titanio no se "an descubierto casos de toicidad tanto toicidad tanto en el titanio elemental como en el dióido de ti tanio Se "an detectado algunos e+ectos de la sobreeposición al polo de titanio por lo que la in"alación del polo puede causar tirante* y dolor en el pec"o, tos, y di+icultad para respirar. El contacto con la piel y los o5os puede proocar irritación. Iías de entrada> 8n"alación, contacto con la piel, contacto con los o5os. 9especto a la cancerología que pueda tener, la agencia internacional para la inestigación del cáncer #8A9) "a incluido el dióido de titanio en el

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grupo / que consiste en que el titanio no es clasi+icable como elemento cancerígeno en cancerígeno en los "umanos # el agente no es clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos)

7. ALEACIONES !E TITANIO

omercial y t!cnicamente eisten muc"as aleaciones de titanio porque no "ay una norma muy rígida sobre las mismas. Sin embargo las aleaciones más conocidas son las siguientes y se conocen por el grado que tienen.

Ti 9rado #> 

Ti4e#-,2%=-,/-) Es conocido como titanio comercial puro.



Tiene una resistencia a la tracción de /$% 3pa



límite elástico de 2'% 3pa



ductilidad del ductilidad del 2-0



dure*a de (2 B9N



ecelente soldadura



resistencia el!ctrica de el!ctrica de -,% #QR #QRm m).



Sus principales aplicaciones son donde se requiere resistencia a la corrosión y con+ormabilidad # con+ormabilidad # Tuberías, intercambiadores de calor,etc)

Ti 9rado 70 

TiAl$I



resistencia a la tracción de (< 3pa



límite elástico de (2' 3pa



ductilidad del ;-0 una dure*a de // B9N

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

soldabilidad muy buena 

resistiidad el!ctrica resistiidad el!ctrica de ;,' #QRm)



Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica y altas temperaturas # Tornillería y pie*as +or5adas) +or5adas)

Ti 9rado :0 

Ti%Al;<=Cr ->r -Mo #Neta=)



resistencia a la tracción de '


límite elástico de '%< 3pa



ductilidad de ;%0



dure*a de $% B9N



soldabilidad regular



resistiidad de ;,%% #QRm)



Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la corrosión y a la temperatura ##Aplicaciones marinas y motores de aiones)

Ti=#-=0 

Ti=Al#Sn->r =Mo



resistencia a la tracción de ;;'2 3pa



límite elástico de ;;-/ 3pa



ductilidad del ;-0



dure*a de /< B9N



soldabilidad limitada

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

resistiidad el!ctrica de 2 #QRm)



Sus aplica aplicacio ciones nes son donde donde se requie requiera ra alta alta resist resistenc encia ia mecáni mecánica ca obtenida por temple.

Por otra parte las especi+icaciones AST3 # American Society +or Testing and 3aterials 3aterials)) o+recen un sistema práctico de identi+icación de las di+erentes presentaciones del titanio. Jos más utili*ados son los siguientes> •

Ti 9rado  # % integran el llamado titanio puro comercial con una composición superior al <<0 de Ti.

•

Ti 9rado 7 ? : son aleaciones de buena resistencia contra la corrosión y niel medio de resistencia mecánica.

•

Ti 9rado @  ? # representan aleaciones de mayor resistencia a la corrosión. Ja aleación Ti Neta= es una aleación con alta resistencia a la corrosión

y a la temperatura. •

AST3 N2%> N2%> +le5e y c"apa

•

AST3 N//'&(> N//'&(> tubería soldada y sin soldadura

•

AST3 N/$(> N/$(> barras y palanquillas

•

AST3 N2/> N2/> accesorios soldados y sin soldadura

•

AST3 N/'> pie*as N/'> pie*as de +undición

•

AST3 N/(;> N/(;> +or5ados

Jos produ roduct ctos os cons consum umib ible less de solda oldadu dura ra son son ampa mparado radoss por la especi+icación A:S A%.; 8. METALRBIA !EL TITANIO

El tita titani nio o es el únic único o meta metall lige ligero ro # o semi semi lige ligero ro)) que que pres presen enta ta polimor+ismo. Para el metal puro presenta una estructura "eagonal compacta

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a menos de ((2 y por encima de esta temperatura llamada de b=transus presenta una estructura N. Por adición de elementos aleantes se puenden ariar estas temperaturas y así conseguirse aleaciones de titanio a   o aD.

Gentro Gentro de de las aleaciones aleaciones a se "abla "abla tambi!n tambi!n de las cuasi a cuando presentan pequeHas cantidades de b y tambi!n tambi!n de aleaciones cuasi  ua!do estas p"ese!ta! p"ese!ta! pe#ue$as pe#ue$as a!tidades a!tidades de a.

:. ELE ELEMEN MENTOS TOS ALEA LEANTES NTES Jos principales elementos a estabili*antes són> són> @, y 1. Jos principales principales elementos elementos b estabili*a estabili*antes ntes són> són> I,3o y Ta. Jos elementos elementos ?e,3n,r,o,1i,u y 1i 1i tambi!n son estabili*antes de la estructura b pero por el mecanismo de +ormación de un eut!ctico.Bay que destacar que el titanio no +orma compuestos intermetálicos con los elementos b estabili*antes. Así estos se pueden pueden usar para la preención preención de de+ormaci de+ormación ón de +ases intermetálica intermetálicass cuando se traba5a a eleada tempertura.

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4i9 .#.%.Tambi!n Tambi!n se utili*an utili*an como elementos elementos aleantes aleantes Al, Sn y Zr . . El *ircon *irconio io es isomor+o en b y a. El aluminio y el estaHo tienen una apreciable solubilidad tanto en la +ase a como en la b. Prácticamente Prácticamente todas las aleaciones aleaciones de titanio titanio presentan alguno de estos / elementos de aleación.

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*.!IABRAMAS *.!IABRA MAS !E 4ASE

Ti=r 8somor+o en a i b

Ti=Al . A estabili*ante

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Ti=I . b estabili*ante con eutectoide

.ALEACIONES .ALEACION ES !E TITANIO ...TITANIO ...TITA NIO C.&. Gebido Gebido a su gran reactiida reactiidad d química química es muy di+ícil di+ícil obtener obtener titanio titanio puro Así que "abitualmente se de+inen arias calidades de titanio omercialmente Puro # titanio P)

Calidad ; 2 / $

N -.-/ -.-/ -.-% -.-%

C -.;-.;-.;-.;-

,'eso O -.;( -.2% -./% -.$-

4e -.2-./-./-.%-

$ -.-;2% -.-;2% -.-;2% -.-;2%

Bay que destacar que a pesar de que las cantidades de impure*as son muy ba5as, estas a+ectan en gran manera a sus propiedades mecánicas.

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Calidad ; 2 / $

Resist Res istenc encia ia a la L+mit +mitee tracci(n M&aF 2$/$% $%%%-

elG elGstic stico o

M&aF ;'2'% /($(/

Alar9amiento , 2$ 2;( ;%

11.1.1. ALEACIONES A

Sólo las aleaciones de titanio P i la aleación Ti-5Al-2.5Sn presentan estructura totalmente a. ?recu ?recuent enteme emente nte se usan usan grados grados ELI # etra=lo=interstitial) para me5orar la ductilidad y tenacidad a muy ba5as temperaturas. Jas aleaciones a no se endurecen por tratamiento t!rmico. 1ormalmente se encuentran en estado recocido con la estructura equiaial. Tienen buena soldabilidad y y son di+íciles de +or5ar debido al estrec"o margen de temperatura donde es posible.

..#.ALEACIONES ..#.ALEA CIONES CASI A Pued Pueden en incl inclui uirr "ast "asta a un 20 de elem elemen ento toss b esta estabi bilili*a *ant ntes es## p.e. p.e. Ti-8Al-1Mo-1V ). on esto se me5ora la resistencia mecánica y la +or5abilidad.

El tratamiento de +or5a o tratamiento t!rmico se reali*a en la temperatura en que las cantidades de a y b son aproimadamente iguales.

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..%.ALEACIONES ..%.ALEA CIONES AD/ ontienen elementos estabili*adores tanto d ella +ase a como de la b. Pued Puede en ser endur ndurec ecid ido os por tra tratami tamie ento nto t!rm t!rmic ico o de prec precip ipit itac ació ión n y ene5eciemeiento que suele reali*ar a temperaturas de $(- a %-. Este tratamiento t!rmico incrementa entre un /-0 y %-0 los alores de resistencia respecto al estado recocido. Ja aleacion a&b más conocida es la Ti-6Al-4V la la cual representa un %-0 de las entas de aleaciones de titanio.

..-.ALEACIONE ..-.ALEA CIONE / Y CASI / 9icas 9icas en elemento elementoss

b estabili* estabili*ant antes, es, se caracte caracteri* ri*an an por su gran gran

ecelent ente e $or%abilidad y capacidad para el a!aidad de endurei"ien#o, ecel pueden tratar por disolución seguida de un un ene5ecimiento ene5ecimiento #raba%o en $r&o. Se pueden a $%-=-- $%-=-- en el cual parte parte de la +ase b se trans+orm trans+orma a en partículas partículas de a +inamente dispersas. Jas principale principaless desenta5as desenta5as respect respecto o a las aleaciones aleaciones a o a&b son la mayo mayorr dens densid idad ad,, meno menorr resi resist sten enci cia a a term termo+ o+lu luen enci cia a y meno menorr duct ductililid idad ad.. uriosamente , a pesar de la menor ductilidad, la tenacidad a la +ractura de las aleaciones b es mayor que en las l as aleaciones a o a&b con resistencias similares.

#.MICROESTRUCTURAS Násicamente se pueden obtener / estructuras.

eHuia)ial. Se obtiene por traba5o en +río y 12.1.1.Micorestructura eHuia)ial. recoci recocido do a tempe temperat ratura urass menore menoress a b=tran b=transus sus..

Se obtienen obtienen

tamaHos de grano pequeHos debido a la presencia de i mpure*as que actuan como in"ibidores del crecimiento de grano.

martens+tica. Se obtien obtiene e por en+riam en+riamien iento to 12.1.2.Microestructura martens+tica. rápido desde temperatures superiores a b=transus. Ja martensita que se obtiene es de tipo "eagonal con una dure*a relatiamente ba5a debido a la ausencia de intersticiales.

Microe roestr struct uctura ura 12.1.3.Mic

indma in dmanst nstatt atten en.

Se

obtiene

por

en+riamiento lento desde temperaturas superiores a b=transus..

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El desarrollo microestructural iene condicionado tanto por los elementos de aleación como de las condiciones del tratamiento tr atamiento t!rmico o mecánico.

%.EJEM&LOS !E !ESARROLLO MICROESTRUCTURAL MICROESTRUCTURAL

Estructura totalmente a .Estructura de granos equiaiales en un titanio puro de+ormado en +río y recocido durante ;" a '--. Estructura cuasi a. Aleación Ti=Al=$I recocida a <2% C ; ", en+riada a 'C a %- to %% C&" .Gespu! .Gespu!ss en+riada en+riada al aire. aire. Ja estruc estructur tura a es de granos granos equiaiales a con +ase b intergranular. Aleación Ti=Al=$I +or5ada a <%%. Jos granos granos blancos son de +ase +ase a. Jos negros de +ase b con +ase a acicular.

-.E4ECTO !E
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Aleación Aleación Ti=%Al=2.%S Ti=%Al=2.%Sn n # estructur estructura a totalment totalmente e a) de+ormada de+ormada en +río y recoci recocida da por encima encima de b trans transus. us. En+riad En+riada a a) en el "orno "orno #estruc #estructur tura a en placas) b) al aire c) en agua # estructuras indmanstatten).

Aleación Ti=Al=$I , calentada por encima de b transus. En+riamiento #a) en el "orno. #b) al aire . Ja estructura es de a acicular en una matri* de b.

=.E4ECTO !E LA TEM&ERATURA !E 4ORJA

Aleación Ti=(Al=;3o=;I +or5ada . #a) a <-- C , # por deba5o de la temperatura "abitual de +or5a) . Estructura equiaial de a # blanco) y en una matri* de b # negro) . #b) a ;--% C #,temperatura normal de +or5a) y en+riada al aire. 7ranos equiaiales de a en una matri* de b con a acicular #c) a ;-<% C # por encima de b transus) y en+riado rápidamente al aire. Ja estructura es una matri* de b con a acicular .

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Aleación Aleación Ti=Al=$I Ti=Al=$I templado templado desde desde <%- <%- Ja matri* es de martensita martensita con granos de +ase a. Aleación Ti=;-I=2?e=/Al ene5ecida . 3atri* de b con un precipitado de a.

@.NORMAS ES&AOLAS E1 /;;$=--;>2-- 3aterial aeroespacial. 3!todo de ensayo. 3icroestructura de productos de "ierro +or5ado en aleación de titanio #al+a  ). Parte --;> 9equisitos generales. #9ati+icada por AE1@9 en mar*o de 2--'.) E1 /;;$=--2>2--' 3aterial aeroespacial. 3!todo de ensayo. 3icroestructura de productos de "ierro +or5ado en aleación de titanio #al+a  ). Parte --2> 3icroestructura de barras, per+iles, productos destinados a la +or5a y pie*as +or5adas. #9ati+icada por AE1@9 en mayo de 2--'.) E1 /;;$=--/>2-- 3aterial aeroespacial. 3!todo de ensayo. 3icroestructura de productos de "ierro +or5ado en aleación de titanio #al+a  ). Parte --/> 3icroestructura de placas. #9ati+icada por AE1@9 en mar*o de 2--'.) E1 /;;$=--$>2-- 3aterial aeroespacial. 3!todo de ensayo. 3icroestructura de productos de "ierro +or5ado en aleación de titanio #al+a  ). Parte --$> 3icroestructura de láminas para con+ormado superplástico. #9ati+icada por AE1@9 en mar*o de 2--'.) Página 21 de 44


E1 /(/>2--' 3aterial aeroespacial. 3!todos de ensayo. Semi=productos +or5ados en aleaciones de titanio. Geterminación del contenido primario al+a. 3!todo por recu recuen ento to de punt puntos os y m!to m!todo do por por inte interc rcep epci ción ón de línea líneas. s. #9at #9ati+i i+ica cada da por por AE1@9 en 5unio de 2--'.) E1 /($>2--' 3ate 3ateri rial al aero aeroes espa paci cial al.. 3!to 3!todo doss de ensa ensayyo. Semi Semi=p =pro rodu duct ctos os +or5a +or5ado doss en aleaciones de titanio. Geterminación de la temperatura de transus . 3!todo metalográ+ico. #9ati+icada por AE1@9 en 5unio de 2--'.) 61E /('-->;<(; Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7eneralidades. 61E /(';;>;<( Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo titanio. Aleación J='--;, Ti <<,. 61E /(';2>;<($ Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a. Aleación J='--2, Ti <<,$. 61E /(';/>;<(< Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo titanio. Aleación J='--/, Ti <<,2. 61E /(';$>;<(% Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a. Aleación J='--$, Ti <<,-. 61E /(';%>;<(% Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a. Aleación J='-2;, Ti <<,$ Pd. 61E /(';>;<($ Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a. Aleación J=';-;, Ti=% Al Sn. 61E /(';'>;<( Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo súper al+a. Aleación J=';-2, Ti=( Al I 3o. 61E /(';(>;<(%

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Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo súper al+a. Aleación J=';-/, Ti= Al $ r 3o Sn. 61E /('22>;<(/ Titani Titanio o y aleaci aleacione oness de titani titanio o para para +or5a. +or5a. 7rupo 7rupo al+a al+a  compue compuesto sto.. Aleación J='%-;, Ti=2,% u. 61E /('22>;<($ E99AT63 Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo> al+a  compuesto. Aleación J='%-; Ti=2,% u. 61E /('2/>;<(; Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a  beta. Aleación J='/-;, Ti= Al $ I. 61E /('2%>;<($ Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a  beta. Aleación J='/-/, Ti= Al  I Sn. 61E /('2>;<( Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a  beta. Aleación J='/-$, Ti=( 3n. 61E /('2'>;<;<<; Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo al+a  beta. Aleación J='/-, Ti= Al3orSn 61E /('2<>;<(% Titanio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo beta. Aleación J=''-;, Ti=;/ I r Al. anio y aleaciones de titanio para +or5a. 7rupo beta. Aleación J=''-2, Ti=;2 3o r Sn. 61E %%%%>;<'< 61E=E1 2%$%=;>;<< 3aterial aeroespacial. Productos de nuea +usión y pie*as moldeadas en titanio y sus aleaciones. Especi+icación t!cnica. Parte ;> 9equisitos generales. 61E=E1 2%$%=2>;<<

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3aterial aeroespacial. Productos de nuea +usión y pie*as moldeadas en titanio y sus aleaciones. Especi+icación t!cnica. Parte 2> Productos de nuea +usión. 61E=E1 2%$%=/>;<< 3aterial aeroespacial. Productos para nuea +usión y pie*as moldeadas en titanio y sus aleaciones. Especi+icación t!cnica. Parte /> Pie*as prototipo y pie*as de serie. 61E=E1 2(-(>;<<' 3aterial aeroespacial. Anodi*ado del titanio y sus aleaciones. 61E=E1 2(%(=;>;<< 3aterial aeroespacial. Titanio y sus aleaciones. Productos para +or5a. Pie* Pie*as as +or5 +or5ad adas as y pie* pie*as as matr matri* i*ad adas as.. Espe Especi ci+i+ica caci ción ón t!cn t!cnic ica. a. Part Parte e ;> 7eneralidades. 61E=E1 2(%(=2>;<< 3aterial aeroespacial. Titanio y sus aleaciones. Productos para +or5a. Pie*as +or5adas y pie*as matri*adas. Especi+icación t!cnica. Parte 2> Productos para +or5a. 61E=E1 2(%(=/>;<< 3aterial aeroespacial. Titanio y sus aleaciones. Productos para +or5a. Pie*as +or5adas y matri*adas. Especi+icación t!cnica. Parte /> Pie*as tipo y pie*as de serie. 61E=E1 2<%%>;<<% 3ate 3ateri rial al aero aeroes espa paci cial al.. 9ec 9ecicla iclado do de la c"at c"atar arra ra de tita titani nio o y sus sus aleaciones.

;.&ROCESOS !E MANU4ACTURA !E TITANIO A&LICACIONES A&LICA CIONES !EL TITANIO Y SUS ALEACIONES Jas especi+icaciones AST3 #American Society +or Testing and 3aterials) o+recen un sistema práctico, a la e* que muy di+undido, de identi+icación de las di+erentes presentaciones del titanio y de sus aleaciones, de las que citaremos las más utili*adas> Jos denominados Titanio grado ;, 2, / y $ integran el llamado titanio puro puro come comerc rcia ial,l, con una una comp compos osic ició ión n en Ti supe superi rior or al <<0, <<0, util utili* i*ad ado o principalmente en aplicaciones que se requiera una resistencia a la corrosión

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superior a otros materiales #acero, aluminio), incrementándose sus propiedades mecánicas en orden ascendente. Ge ellas, el Ti grado 2 es la especi+icación más utili*ada, ya que posee una soldabilidad ecelente. Ti grado % y < son aleaciones de buena resistencia contra la corrosión y nie niell medi medio o de resi resist sten enci cia a mecá mecáni nica ca.. Su uso uso está está limit limitad ado o a prod produc ucto toss especí+icos. Ti grado ', ;; y ;2 representan aleaciones de mayor resistencia a la corrosión, por e5emplo en procesos de reducción de ácidos clorados. Jas propiedades mecánicas de los grados ' y ;; son las mismas que las de los grados ; y 2 respectiamente. Ja aleación Ti Neta=, es una aleación con alta resistencia a la corrosión y a la temperatura, y se utili*a principalmente en aplica aplicacio ciones nes marina marinas. s. Ja lista lista de especi especi+ic +icaci acione oness AST3 AST3 cubre cubre todos todos los productos del titanio y de sus aleaciones> AST3 N 2% ?JEDE U BAPA. BAPA. AST3 N //' T6NE9VA S@JGAGA S@JGAGA U S81 S@JGAG69A. AST3 N //( T6N@ S@JGAG@ S@JGAG@ U S81 S@JGAG69A. AST3 N /$( NA99AS U PAJA1W68JJAS. PAJA1W68JJAS. AST3 N 2/ AES@98@S S@JGAG@S S@JGAG@S U S81 S@JGAG69A. AST3 N /' P8EAS GE ?61G88X1 ?61G88X1.. AST3 N /(; ?@9DAG@S ?@9DAG@S. Jos Jos prod produc ucto toss cons consum umib ible less de sold soldad adur ura a son son ampa ampara rado doss por por la especi+icación A:S A%.;.

MECANI>A!O MECANI>A !O !EL TITANIO El titanio es uno de los metales más di+íciles de mecani*ar, pero tiene una tasa de producción rasonable y una ecelente acabado super+icial puede ser obtenido con m!todos de mecani*ado conencionales si es tomada en cuenta ciertas características de este material como son la reactiidad. El !ito en el mecani*ado del titanio depende muc"o de las propiedades intrínsecas de este material como son> El titanio es químicamente reactio y por lo tanto tiene una tendencia a soldarse a la "erramienta durante el proceso de maquinado, produciendo la +alla +alla premat prematura ura de la "erram "erramien ienta. ta. Adicio Adicional nalmen mente, te, sus sus ba5a ba5a conduc conducti tiida idad d

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t!rmica incrementa la temperatura de la inter+ase "erramienta&pie*a, teniendo consecuencias per5udiciales para la "erramienta. El titanio posee un módulo de elasticidad menor que el del acero, por tanto es más elástico, y las pie*as mal su5etadas pueden doblarse ba5o la presión de las "erramientas de corte, proocando problemas de ibraciones, aumento de tolerancias de +abricación y abrasión de las "erramientas. Ge a"í la importancia de unas t!cnicas rigurosas, así como de unas "erramientas de corte en per+ectas condiciones de uso. Ja elección del re+rigerante adecuado es muy importante, ya que el titanio es mal conductor t!rmico, y en los procesos de corte se puede generar un incremento incremento local de temperatura temperatura considerabl considerable, e, con riesgo de ecoriació ecoriación ny ad"erencia al +ilo de la "erramienta, y la consiguiente disminución de la ida útil de la misma. Por otra parte, debe eitarse el uso de líquidos que contengan "alógenos #cloro, +lúor, bromo, yodo), ya que pueden reaccionar con el titanio. Siempr Siempre e que que la selecc selección ión de "erram "erramien ientas tas,, eloci elocidad dades es de corte corte y re+r re+rig iger eran ante tess sean sean adec adecua uado dos, s, es posi posibl ble e cons conseg egui uirr unos unos acab acabad ados os super+iciales ecelentes. El titanio puede ser mecani*ado utili*ando las tecnologías "abituales para otros materiales, como acero o aleaciones de aluminio. A título general, el mecani*ado del titanio puro comercial es similar al del acero inoidable. Sin embargo, en las aleaciones de titanio, la di+icultad del mecani*ado aumenta con las propiedades mecánicas de !stas.

4RESA!O 6U3MICO En pie* pie*as as de tita titani nio o se pued puede e cons conseg egui uirr un acab acabad ado o muy muy prec precis iso o utili*ando un ataque ácido de super+icie, selectio y controlado. Para ello se sumerge la pie*a de titanio en una solución de ;2-=;<- g&l de ácido nítrico y $-=%- g&l de ácido "ipo+luórico con un agente tensoactio, manteniendo la temperatura de la solución entre /--= $-- . A /- , el metal pierde masa a una elocidad de -,-2mm&minuto. Jas *onas del material que no deben ser atac atacad adas as se prot proteg egen en con con una una capa capa de elas elastó tóme mero ro de neop neopre reno no o de copolímero de isobutileno=isopropileno.

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:.EJECUCI"N !E UNIONES 4IJACI"N &OR TORNILLOS Ja util utili* i*ac ació ión n de torn tornilillo loss de tita titani nio o es +rec +recue uent nte e en unio unione ness no perm perman anen ente tess dond donde e el peso peso y la resi resist sten enci cia a mecá mecáni nica ca sean sean +act +actor ores es importantes. on la misma resistencia del acero, se pueden conseguir a"orros del $$ 0 en peso. A título de e5emplo, este a"orro en la tornillería utili*ada en una motocicleta se puede cuanti+icar en unos / Mg.

SOL!A!URA &OR 4USI"N El titanio a temperatura superior a la de +usión reacciona +ácilmente en contacto con los gases atmos+!ricos, su+riendo una decoloración, que puede mostrar un color entre amarillo pa5i*o y gris plomo. Este aspecto denota p!rdida de ductilidad y propiedades mecánicas. Al someter a soldadura pie*as pie*as de titanio, para eitar estas reacciones, reacciones, es muy import important ante e proteg proteger er en gas inerte inerte,, "abitu "abitualm alment ente e argón. argón. El color color del del cordón de soldadura dará una indicación de su calidad. Ja limpie*a, tanto de las pie*as a soldar como del taller en general, es otro +actor que in+luye en una buena soldadura.. L

El tita titani nio o come comerc rcia iall puro puro pos posee ee una una bue buena na sold soldab abililid idad ad,, mant manten enie iend ndo o las las

pie*as soldadas las mismas propiedades pr opiedades mecánicas originales. Jas aleaciones, tal como Ti grado %, se pueden soldar, pero obteniendo unas propiedades mecánicas en las pie*as resultantes ligeramente in+eriores a las del metal base. El equipo de soldadura con arco en gas inerte para titanio es similar al que se utili*a para otros metales #T87, 387), aunque se requiere una mayor protección gaseosa. Para la inspección +inal de las pie*as soldadas, se puede recurrir a las t!cnicas conencionales de rayos Y o líquidos penetrantes. @tras t!cnicas> L

Sold Soldad adur ura a con con plas plasma ma,, per permi mititien endo do adem además ás un gran gran a"or a"orro ro para para unio unione ness

a tope de un solo cordón en materiales de "asta % mm de espesor. L

Soldadura Soldadura por puntos puntos y longitudin longitudinal, al, por presión presión o por calentami calentamiento ento

el!ctrico, siendo similar a la que se utili*a para el acero inoidable. L

Soldadura por "a* de electrones, para obtener grandes elocidades en

los casos en los que las aleaciones de titanio contienen más estabili*adores

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betaF debido a la mayor relación entre espesor y anc"o de la soldadura, y al menor aporte t!rmico, la pie*a resultante correrá menos riesgo de de+ormación.

SOL!A!URA &OR !I4USI"N En aplicaciones industriales del titanio por su resistencia a la corrosión, muc"as eces es su+iciente una +ina lámina de este metal sobre otro material. Sin embargo, el titanio sólo puede ser soldado por +usión únicamente con titanio y con sus aleaciones soldables, por lo que +ue preciso desarrollar una t!cnica que permitiera unir mecánicamente las láminas de titanio a soportes más económicos, tales como el acero. Se puede unir con esta t!cnica titanio con titanio u otros metales, en "orno, por inducción, por arco, o resistencia, utili*ando por regla general aleaciones de soldadura blanca con plata. Para la soldadura en "orno o por inducción, se debe traba5ar en acío o atmós+era de gas inerte. Para electrodo de tungsteno en gas inerte #T87), se debe emplear arco de ba5a intensidad, para +acilitar la di+usión de la aleación de soldadura sin que el metal base se derrita.

UNI"N &OR !I4USI"N ons onsis iste te en coloc colocar ar dos dos plan planc" c"as as limpi limpias as de tita titani nio o ba5o ba5o pres presió ión n mecáni mecánica ca,, en acío acío y en caliente caliente,, durant durante e un tiempo tiempo especí especí+ic +ico. o. En estas estas condiciones, el titanio absorbe su capa de óido, y entonces las super+icies en contacto quedan unidas. Esta unión presenta una integridad muy alta, ya que se produce metalúrgicamente, +ormando un solo cuerpo. Ja unión por di+usión, es a menudo utili*ada con5untamente con t!cnicas de con+ormación superplástica para obtener unas pie*as comple5as y de alta resistencia a partir de una sola operación de +abricación.

&LA6UEA!O &LA6UEA !O &OR E8&LOSI"N Se coloca una lámina de titanio a distancia controlada, encima de la c"apa de soporte, y se "ace detonar un eplosio, preiamente esparcido de modo uni+orme. Ja lámina impacta y se aplasta contra la c"apa de soporte, y a la e*, una cantidad de metal de super+icie es epulsada desde el !rtice del ángu ángulo lo de coli colisi sión ón,, elimi elimina nand ndo o así así todo todo el resi residu duo o cont contam amin inan ante te de las las super+icies de contacto, y proporcionando una unión metalúrgica. Ja calidad de la unión puede ser eaminada por ultrasonidos.

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Jas ariedades de titanio de ba5a a media resistencia #grados ;, 2, ', ;;, ;2) son aptos para esta t!cnica, dando unas pie*as con grandes propiedades en cuanto a resistencia contra la corrosión. Se pueden unir por plaqueado eplosio láminas de titanio de "asta 2 mm de espesor, usando por regla general c"apas de soporte de ;/ mm míniPer+iles "uecos o con ángulos entrantes como mínimo y de por lo menos dos eces el espesor del material plaqueado, de "asta ;% m2. Para super+icies muy grandes, se pueden utili*ar láminas de titanio más pequeHas soldadas entre si, para ser luego plaqueadas por eplosión sobre grandes c"apas de soporte. Esta t!cnica permite reba5ar el coste coste de cuerp cuerpos os de interc intercamb ambiad iadore oress de calor, calor, recipi recipien entes tes de reacci reacción, ón, gener enera adore doress de cloro loro y condu nductos ctos.. Se están tán desarr sarro olla llando ndo nueas eas inestigaciones para la aplicación de esta t!cnica en el r eestimiento interior de tuberías.

RE
#*.4A/RICACI"N #*.4A/RICA CI"N !E &IE>AS COM&LEJAS 4ORJA!O &OR ESTAM&ACI"N Ja +or5a +or5a de las las alea aleaci cion ones es de tita titani nio o son son prod produc ucid idas as por por toda todass las las t!cnicas conocidas tales como> ?or5a con matri* abierta, matri* cerrada, up= setting, laminado, orbital +orging, etrusión "acia adelante y atrás, entre otros.

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Ja selección del m!todo más adecuado está basado en la +orma deseada, propiedades mecánicas, microestructura, costo, etc. Jas aleaciones de titanio son más di+íciles de +or5ar que el acero y el alum alumin inio io,, porq porque ue su resi resist sten enci cia a a la de+o de+orm rmac ació ión n pued puede e incr increm emen enta tars rse e dramáticamente con un pequeHo cambio en la temperatura del metal y tasa de de+ormación En la +igura Entre los materiales más comunes +abricados por +or5a se encuentran las bridas, prótesis para implantes m!dicos, ruedas de competición para e"ículos, y accesorios para tuberías, tanto en titanio comercial puro como en aleaciones #especialmente Ti grado %).

E8TRUSI"N ualquier especi+icación de titanio se puede etruir, obteniendo per+iles tanto para acabados en bruto como para pie*as +inales. Ja t!cnica de etrusión es particularmente recomendable para la producción de pie*as largas y de sección comple5a. Bace muc"os aHos que ya se utili*an los per+iles etruídos de alta resistencia en aleación de titanio, para la producción de anillos para motores de aiación.

4UN!ICIKN Ja +undición del titanio es una industria relatiamente 5oen, debido al desa desarro rrollo llo tan tan reci recien ente te de esta esta indu indust stria ria.. Ja alta alta reac reactitii ida dad d del del titan titanio io,, espe especi cial alme ment nte e en el esta estado do +und +undid ido, o, pres presen enta tand ndo o un espe especi cial al reto reto de la +undición. El proceso para +undir el titanio es costoso, son necesarios procesos especiales para el moldeo y la limpie*a de la super+icie para mantener la integridad del material. Eisten principalmente dos t!cnicas> L

3olde 3olde de gra+it gra+ito o apison apisonado ado #simil #similar ar a la arena) arena),, recome recomenda ndado do para para

gran grande dess

pie* pie*as as,, por por ser ser el más económ económic ico o y su proce procedi dimi mien ento to el más más

adecuado a estos casos. 1o "ay necesidad de moldes especiales, y se pueden utili*ar los equipos conencionales para +abricar pie*as +undidas en titanio. L

?usión ?usión a la cera cera perdid perdida, a, result resulta a más apropi apropiada ada para para pie*as pie*as de alta alta

precisión, menor espesor de pared, ángulos más pequeHos y acabados de alta calidad.

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Jas Jas prop propie ieda dade dess mecá mecáni nica cass de las pie* pie*as as de +und +undic ició ión n son son muy muy similares a las de los productos +or5ados y su resistencia a la corrosión es igual. Se producen pie*as de +undición de "asta -- Mg, tanto en titanio comercial puro como en sus aleaciones. Para grandes estructuras, en general se sueldan dos o más pie*as de +undición. Para comprobar el buen estado de la pie*a +inal, se puede proceder a su inspección por líquidos penetrantes, rayos Y o ultrasonidos.

&UL L

Sinteri*ado compactado en +río.

L

Sint interi*ado prensado isostático en +río.

L

Prensado isostático en caliente #B8P).

L

Prensado en caliente al acío. Ja dens densid idad ad del del mate materi rial al obte obteni nido do al comp compac acta tarr pol polo o de tita titani nio o a

presiones ba5as #alrededor de 2'% 3pa) es de un - 0 a un <- 0 del metal base, según la t!cnica utili*ada. Jas pie*as obtenidas por este procedimiento se utili*an en armamento a!reo, en la marina, y en pie*as de alta calidad para e"ículos, y sus tamaHos oscilan desde pocos gramos de peso "asta unos / Mg.

EM/UTICI"N SU&ER&L5STICA Ja embutición superplástica #SP?), es una t!cnica de moldeo de metales en caliente que permite +abricar pie*as comple5as en una sola operación. Por superplasticidad, se entiende una +uerte elongación a la tracción, "abitualmente más del %-- 0, en materiales policristalinos de grano +ino, y a una eleada temperatura. Es apropiada para aleaciones de titanio al+a=beta de grado +ino #menos de ;- mm), tales como el TiAl$I. onsiste en colocar una pie*a de titanio aleado entre las dos mitades de un troquel, calentando "asta una temperatura determinada. Se insu+la entonces

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gas argón caliente en la parte superior del molde, +or*ando la lámina de titanio aleado contra la parte interior del troquel. A menudo, para estructuras "uecas o aleolares, se combina la embutición superplástica con la t!cnica de unión por di+usión, utili*ando para ello gas argón caliente para estirar láminas preiamente unidas por di+usión en puntos puntos locali locali*ad *ados os o peri+! peri+!ric ricos. os. Adecua Adecuada da para para grande grandess lotes lotes de pie*as pie*as,, o+rece las siguientes enta5as> L

3olde oldeo o de pie* ie*as comp omple5a le5ass en una sola ola opera peracción ión.

L

9ed 9educc ucción ión del del per period iodo de de lan lan**amie amient nto o de de +ab +abri riccació ación. n.

L

Eliminación de mecani*ado.

L

Eliminación de monta5e.

L

9educción de peso y a"orro de coste.

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21.A&LICACIONES !E TITANIO

A'licaciones iomdicas0 Titanio Huirr9ico

Prótesis ósea El titanio es un metal biocompatible, porque los te5idos del organismo toleran su presencia sin que se "ayan obserado reacciones al!rgicas del sistema inmunitario. Esta propiedad de biocompatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecánicas de dure*a, ligere*a y resistencia "an "ec"o posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicaciones m!dicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas antitrauma e implantes dent dental ales es,, compo ompone nent ntes es para para la +abr +abric icac ació ión n de ál álulas ulas card cardía íaca cass y marcapasos, marcapasos, ga+as, ga+as, "erramental quirúrgico tales como bisturís, bisturís, ti5eras, etc., y tambi!n la gran cantidad de pie*as pi e*as llamadas piercing. piercing. •

Ja aleación de titanio más empleada en este campo contiene aluminio y anadi anadio o según según la compos composici ición> ón> ZZTi ZZTi  Al Al$I[[. I[[. El alumin aluminio io increm increment enta a la temperatura de la trans+ormación entre las +ases al+a y beta. El anadio disminuye esa temperatura. Ja aleación puede ser bien soldada. Tiene alta tenacidad. Jas Jas espe especi ci+ic +icac acio ione ness de AST3 AST3 para para el tita titani nio o quirú quirúrg rgic ico o son son las las

siguientes> •

AST3 N2%> placa y lámina> AST3 ?;;-( Ti  A A$I> pie*a moldeada para implantes quirúrgicos

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•

AST3 N2<<> N2<<> espon5a> AST3 ?;2<% Ti  Al Al'> aleaciones de niobio para aplicaciones de implantes quirúrgicos

•

AST3 N(;&N(2> tubo> AST3 ?;/$;> ?;/$; > alambre de titanio sin aleaciones para aplicaciones de implante quirúrgico

•

AST3 N//(> AST3 ?;/ Ti Al Al$I> eli para aplicaciones de implante quirúrgico

•

AST3 N/$(> barra> AST3 ?;$'2 Ti Al Al$I> para aplicaciones de implante quirúrgico

•

AST3 N//> coneiones> AST3 ?2- Ti  Al Al$I> eli eli +or5a +or5ado doss para para implantes quirúrgicos

•

AST3 N/'> pie*as moldeadas> AST3 ?' ?'>> titanio sin aleaciones para aplicaciones de implante quirúrgico

•

AST3 N/(;> N/(;> +or5ado> arias especi+icaciones especiales A3S y 38J=T Jas ra*ones para considerar el material ideal para implantes endoóseos

son> •

El titanio es inerte, la cubierta de óido en contacto con los te5idos es insoluble, por lo cual no se liberan iones que pudieran reaccionar con las mol!culas orgánicas.

•

El titanio en los te5idos ios representa una super+icie sobre la que el "ueso crece y se ad"iere al metal, +ormando un ancla5e anquilótico, tambi!n llamado osteointegración. Esta reacción normalmente sólo se presenta en los materiales llamados

bioactios y es la me5or base para los implantes dentales +uncionales. •

Posee buenas propiedades mecánicas, su +uer*a de tensión es muy seme5ante a la del acero inoidable utili*ado en las prótesis quirúrgicas que reciben carga. Es muc"o más +uerte que la dentina o cualquier cortical ósea, permitiendo a los implantes soportar cargas pesadas.

•

Este metal es suae y maleable lo cual ayuda a absorber el c"oque de carga.

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OTROS USOS •

Industria ener9tica> El titanio es muy utili*ado en la construcción de sistemas de intercambio t!rmico en las centrales t!rmicas el!ctricas t!rmicas el!ctricas #y tambi tambi!n !n en las las centrales nucleares), nucleares), debido principalmente a sus caract caracterí erísti sticas cas de resist resistenc encia ia mecáni mecánica ca #lo que "ace "ace que que los "aces "aces tubulares que constituyen esos intercambiadores sean muy resistentes a las ibraciones y que los espesores de los tubos puedan ser menores, +acilitando el intercambio de calor) y químicas #el titanio, a seme5an*a del cobre, genera una capa inoidable sobre su super+icie, lo que lo "ace muc"o más resistente a la corrosión).

•

Industria de 'rocesos Hu+micos> Geterminadas aleaciones de titanio se utili*an para +abricar componentes de las industrias de proceso tale taless como como bomb bombas as,, depó depósi sito tos, s, reactores reactores químicos químicos y columnas columnas de +raccionamiento en +raccionamiento en centrales que utili*an agua de mar como re+rigerante. re+rigerante. Tambi!n se emplea en las unidades de desul+uración de gases que permit permiten en reduci reducirr las emisione emisioness de dióido de a*u+re a*u+re de las centrales t!rmicas de carbón. carbón. Estas aplicaciones son posibles gracias a la gran resistencia del titanio ante los agentes corrosios tales como el agua salada, las soluciones de clorito e "ipoclorito, el ácido nítrico, los ácidos crómicos, los cloruros metálicos, los sul+uros o los ácidos orgánicos.

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Industria automoil+stica> 6n sector nueo se "a incorporado a la +abr +abric icac ació ión n

de

com compone ponent nte es

de tita titan nio, io,

donde nde

las las

empres presa as

automo automoil ilíst ística icass están están incorp incorpora orando ndo compon component entes es de titanio titanio en los

e"ículos que +abrican, con el +in de aligerar el peso de los mismos, así por e5emplo ya eisten muelles y bielas de titanio. Especialmente Especialmente en el caso de los muelles se me5ora el módulo de Uoung y Uoung y una me5or calidad de la suspensión.

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omponente del turbocompresor del 3itsubis"i Jancer +abricado en TiAl que con una ba5a densidad #/.( g&cm/) mantiene una propiedades mecánicas buenas a eleadas temperaturas. omponente +abricado por con+ormado y poster posterior ior compac compactac tación ión isostá isostátic tica a en calien caliente te #B8P) #B8P) para para elimin eliminar ar de+ect de+ectos os internos.

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9esúmen de los componentes de e"ículos pesados que tienen una probabilidad moderada=alta de ser sustituidos por componentes de Ti.

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Industria militar > El titanio se emplea en la industria militar como mate materrial ial de blinda5e, blinda5e, en la cons onstruc truccción ión de los los portaaiones, portaaiones, en la carr carroc ocerí ería a de e"í e"ícu culo loss lige ligero ros, s, en la cons constru trucc cció ión n de submarinos nucleares y en la +abricación de misiles

3otor de Airbus de Airbus A=/( A=/(- con con ;; Tm de Tm de titanio •

Gebido do a su +uer +uer*a *a,, ba5a ba5a Indust Ind ustria ria aer aeronG onGuti utica ca ? es' es'aci acial al> Gebi densidad y el que puede soportar temperaturas relatiamente altas, las aleaciones de titanio se emplean en aiones y co"etes espaciales . espaciales . El titanio titanio y sus sus aleac aleacion iones es se aplica aplican n en la constr construcc ucción ión aeroná aeronáuti utica ca básicamente para construir +or5ados estructurales de los aiones, discos de entilación, álabes, álabes, y palas de turbinas. turbinas.

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propie ieda dad d que que tien tiene e el tita titani nio o de ser ser Construcci Const rucci(n (n naal> Ja prop resistente a la corrosión permite que algunas de sus aleaciones sean muy utili*adas en construcción naal donde se +abrican "!lices y "!lices y e5es de timón, cascos de cámaras de presión submarina, componentes de botes

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salaida salaidass y plata+ormas plata+ormas petrolí+eras, petrolí+eras, así como intercambiador intercambiadores es de calor, condensadores y conducciones en centrales que utili*an agua de mar como re+rigerante, porque el contacto con el agua salada no le a+ecta. •

Industria reloera> Jos relo5es deportios que requieren un material resistente a menudo usan el titanio, un metal +uerte, blanco. Jos relo5es de pulsera de titanio son de peso ligero, /- por ciento más +uertes que los de acero y resisten la corrosión. 7eneralmente tienen una capa protectora para "acerlos resistentes a los rayones. Se +abrican las ca5as de titanio e incluso las correas de su5eción.

9elo5 con carcasa de titanio •

Jo?er+a ? isuter+a> ada e* se está utili*ando más el titanio como metal seminoble en el ámbito de la 5oyería y de la bisutería. Así es posible posible encontrar encontrar pulseras, pendientes, pendientes, anillos, anillos, etc., +abricados en este metal. Para me5orar el aspecto super+icial del titanio se le somete a di+erentes tipos de procesos que re+uer*an su belle*a.

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titanio o se produc producen en actua actualme lmente nte Instrumentos de'ortios> on titani distintos productos de consumo deportio como palos de gol+ , bicicletas, bicicletas, caHas de pescar , etc.

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!ecoraci(n> Tambi!n se "an empleado láminas delgadas de titanio para recubrir algunos edi+icios, como por e5emplo el 3useo 7uggen"eim Nilbao.

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Summary o+ emerging titanium cost tec"nologies, A study per+ormed +or 6S department o+ energy and oaM ridge national laboratory. .ms.oml.go&programs&energye++&"pm&Mra+t=titanium=2.pd+ 9ussel 9usselll A. "emen "emenMo+ Mo+++ Jo=cos Jo=costt Poder Poder 3etall 3etallurgy urgy Tec"no Tec"nolog logyy +or part partic icle le=r =rei ein+ n+or orce ced d titan titaniu ium m auto automo moti tie e comp compon onen ent> t>ma manu nu+a +act ctur urin ing g process +easibility study

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3att"e D.Gonac"ie Dr, Titanium> A tec"nical guide, AS3 8ntenational, ;<(( G.3. G.3.Nr Nrun une ette, tte, P.T P.Teng engal all, l, 3.T 3.Teto etor, r, P.T" .T"oms omsen, en, Tita itanium nium in medici medicine> ne>3at 3ateria eriall scienc science, e, sur+ac sur+ace e scien science ce engine engineeri ering, ng, biolog biologica icall response and medical applications, springer 2--; .Mobelco.co5p&englis"&titan Jeyens, Peters #editors), Titanium and titanium Alloys> ?undamentals and applications, :iley=IB 7mbB ]o. 4gaA, 2--/

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.britis"titanium.co.uM

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Titanio y Sus Aleaciones

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