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Titânio e suas Ligas

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by

Lucas Nogueira

on 13 May 2013

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Transcript of Titânio e suas Ligas

Introdução Titânio e suas Ligas O titânio trata-se de um metal leve, forte, de cor branco-metálico, resistente á corrosão e sólido em temperatura ambiente. O titânio é um elemento abundante, encontrado em vários minerais, muito aplicado como metal de liga leve na indústria aeronáutica, aeroespacial e bélica. Extração O titânio é o nono elemento mais abundante na crosta terrestre, quase sempre presente em rochas ígneas e em seus sedimentos. Alguns minerais que contém titânio.

Rutílio (óxido de titânio)
Ilmenita (titânio ferroso, TiFeO3)
Titanita ou esfênio (silicato de titânio e cálcio) Transformação alotrópica Sendo um metal de transição, o titânio possuiu uma tranformação alotrópica em torno de 883 °C, abaixo dessa temperatura sua estrutura cristalina é Hexagonal Compacta. Acima dessa temperatura sua estrutura cristalina é CCC. Por ter a camada de valência incompleta, ele pode formar soluções sólidas com uma variedade de elementos de liga, desde que possuam uma diferença de tamanho de até 20%. Os elementos de liga do titânio são classificados de acordo com a modificação que produzem na temperatura de transformação alotrópica. Os elementos que aumentam a temperatura de transformação alotrópica são denominados de alfa-estabilizadores. (Alumínio, Gálio e Germano, além dos intersticiais Carbono, Oxigênio e Nitrogênio). Os beta-estabilizadores são elementos que diminuem a temperatura de transformação alotrópica do titânio. Classificados em:
Beta-isomorfos (Molibdênio, Vanádio, Tântalo e Nióbio).
Beta-eutetóides (Ferro, Manganês, Cromo, Cobalto,Niquel, Cobre, Silício e Hidrogênio). Os metais Zircônio, Hafnio e Estanho não provocam grandes alterações na temperatura alotrópica, sendo classificados como elementos neutro. Classificação de suas Ligas As ligas de titânio são classificadas de acordo com as fases presentes em sua microestrutura. As ligas podem ser classificadas em alfa, quase-alfa, alfa+beta, quase-beta e beta. Elementos de liga nas ligas de titânio tendem a estabilizar sua fase alfa ou sua fase alotrópica beta, modificando a temperatura de transição. O Al endurece a fase alfa em temperaturas até 550ºC, tendo como grande vantagem sua baixa densidade.
Elementos como O, N e C são tidos como impurezas em ligas comerciais; contudo, O é utilizado como “endurecedor” propiciando diversas combinações de dureza e capacidade de fabricação das ligas.

A Transformação de fases pode ocorre por:
•Difusão (quando o resfriamento é lento)
•Mecanismo Martensítico (resfriamento rápido com pouca mobilidade atômica).
Aplicações Três principais razões para aplicações:

Alta resistência mecânica e baixa densidade: Motor a jato, armação do avião, componentes tubulares, válvulas de pressão, transporte automotivo, presilhas, equipamentos esportivos, construção civil;

Alta resistência a corrosão: Indústria química e petroquímica, tubulações marinhos, reatores, trocador de calor, estação nuclear, relógios, computadores, sistemas ópticos;

Biocompatibilidade: Implantes cirúrgicos
Titânio comercialmente puro (cp) O Ticp faz parte da classe de ligas e constitui os quatro graus definidos pela ASTM.
Possui as menores concentrações de oxigênio intersticial e Ferro residual, possui a menor resistência mecânica, porém apresenta alta ductilidade e facilidade para trabalho a frio.


Amplamente utilizado pela indústria em virtude de suas propriedades equilibradas de resistência mecânica e ductilidade, possui resistência mecânica semelhante ao Aço inoxidável comum, além de ser facilmente trabalhado a frio. Ticp grau 1: Ticp grau 2: Ticp grau 3: Ticp grau 4: Possui resistência mecânica um pouco maior que o grau 2, em razão da maior concentração de oxigênio e Nitrogênio intersticial, porém sua ductilidade está abaixo dos demais. Apresenta a maior resistência mecânica do grupo do titânio puro, sua utilização ocorre principalmente pelas indústrias aeronáutica e aeroespacial. Desvantagens em relação as ligas de Ti :

Possuem menor resistência em serviço. Vantagens em relação as ligas de Ti :

Maior resistência a corrosão e a erosão;

O filme de óxido formado pelo contato com o ar na temperatura ambiente émuito mais fino e condutivo;

A superfície muito dura, quando polida limita a adesão de substâncias e outros materiais; Conclusão O Titânio é um material extremamente eficiente para muitas aplicações na área da mecânica por sua alta resistência mecânica, a corrosão, e baixa densidade, mas o seu alto custo do processamento do metal ainda limita seu uso. O custo da extração até a obtenção do Ti metálico e o custo para processamento do material até o produto final são altos
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