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TITANIO Y SUS ALEACIONES

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by

hugo sanchez

on 13 November 2013

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Transcript of TITANIO Y SUS ALEACIONES

TITANIO
HISTORIA
CARACTERISTICAS
CARACTERISTICAS FISICAS

*Es un metal de transición.
*Tiene un punto de fusión de 1675 °C (1941 K).
*Es paramagnético, es decir que presenta ligera susceptibilidad a un campo magnético.
*Es resistente a la corrosión.
*Poca conductividad térmica y eléctrica.
METODO KROLL
¿QUE ES EL TITANIO?
Y
SUS
ALEACIONES

William Gregor
En 1791
Martín Kalprotz
En 1795
CARACTERISTICAS MECANICAS

*Maleable.
*Dúctil.
*Muy resistente a la tracción.
*Gran tenacidad.
*Material soldable.
CARACTERISTICAS QUIMICAS

*Presenta dimorfismo, es decir que a temperatura ambiente tiene estructura hexagonal compacta (hcp).
Y que por encima de 882 °C presenta estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc).
*Sus iones no tienen existencia a pH básicos.
Wilhelm Kroll
1937
2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO
*Si se utiliza el Sodio (Na)se produce la siguiente reacción:
TiCl4 + 4 Na → 4NaCl + Ti
*Si se utiliza el Magnesio (Mg)se produce la siguiente reacción:
TiCl4 + 2 Mg → Ti + 2 MgCl22

ALEACIONES
TITANIO COMERCIALMENTE PURO

ALEACIONES DE TITANIO ALFA

ALEACIONES DE TITANIO BETA

ALEACIONES DE TITANIO ALFA-BETA
TITANIO COMERCIAL PURO
PROPIEDADES DEL TITANIO PURO
Tiene una resistencia a la tracción de 345 MPa, un límite elástico de 275 MPa, una ductilidad del 20% una dureza de 82 HRB y se puede soldar. Sus principales aplicaciones son campos donde se requiere resistencia a la corrosión y conformabilidad como las tuberías, intercambiadores de calor, etc.
ALEACIONES DE TITANIO ALFA
El titanio es el único metal ligero que presenta polimorfismo, ya que en estado puro su estructura es hexagonal compacta (fase alfa) en temperatura ambiente hasta los 882ºC.
ESTABILIZADORES ALFA
Son los elementos de aleación que elevan la temperatura de transformación de fases. El aluminio es el estabilizador. El aluminio tiene una gran solubilidad en el titanio y provoca el aumento de la resistencia de la fase. El resultado de esto es un ligero aumento de la resistencia a temperatura ambiente, pero que se mantiene a temperatura elevada.
Estas aleaciones no son endurecibles mediante tratamientos térmicos y son utilizadas normalmente en estado de recocido, con el fin de eliminar las tensiones residuales originadas por su uso. De este modo, la principal variable de estas aleaciones es el tamaño de grano.
PROPIEDADES DE LAS ALEACIONES ALFA
Una resistencia a tracción a temperatura ambiente entre 540 y 930 MPa, una resistencia mecánica aceptable a altas temperaturas, buen comportamiento frente a fluencia, buena estabilidad térmica hasta temperaturas de alrededor los 550 ºC y una facilidad para la soldadura satisfactorias.
Otros elementos estabilizadores son el oxígeno, el estaño, el galio ó el germanio. El nitrógeno o el carbono.
A) Proporciona endurecimiento por solución solida sin afectar la temperatura de transformación.
B) Incremente la temperatura a la cual alfa se transforma en beta.
TRATAMIENTO
Granos Equiaxiales
Agujas Aciculares
Widmanstätten
Recocido 1h a 700°c
Templado desde la fase beta
Enfriado al aire
Ti-4Al-2.5Sn
ALEACIONES BETA
Esta fase se presenta pasando de los 882ºC formando una microestructura cúbica centrada en el cuerpo (fase Beta). En equilibrio, la estructura Beta es inestable a temperaturas menores a 882ºC, descomponiéndose de nuevo a fase Alfa, al enfriar el titanio por debajo de la temperatura de transición.
ESTABILIZADORES BETA
El manganeso, cromo, hierro, molibdeno o niobio hacen que descienda la temperatura de transformación de alfa a beta, y dependiendo de la cantidad añadida pueden ocasionar la retención de algo de fase beta a temperatura ambiente.

Las propiedades óptimas de las aleaciones beta no se consiguen cuando su estructura esta formada por fase beta exclusivamente, sino que éstas se alcanzan al realizar un tratamiento de envejecimiento que provoca la precipitación de finas partículas de alfa dentro de los granos beta.

También se caracterizan por una elevada ductilidad en el trabajo en frío, lo que las hace susceptibles de ser conformadas en frío en estado de recocido. Además se pueden tratar térmicamente tras el conformado para elevar su resistencia.
C) Se produce una reacción eutectoide, reduciendo la temperatura a la cual ocurre la transformación alfa-beta y produciendo a la temperatura ambiente una estructura de dos fases.
D) Disminuye la temperatura de transformación, haciendo que beta sea estable a temperatura ambiente.
PROPIEDADES DE LAS ALEACIONES BETA
Tiene una resistencia a la tracción de 793 MPa, un límite elástico de 759 MPa una ductilidad de 15% una dureza de 45 HRB y una soldabilidad regular. Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la corrosión y a la temperatura (Aplicaciones marinas y motores de aviones)
ALEACIONES ALFA - BETA
Con un adecuado balance de estabilizadores de alfa y beta se produce una mezcla de alfa y beta a temperatura ambiente. estas aleaciones contienen 2 fases, se pueden utilizar tratamiento térmicos para controlar la microestructura como las propiedades.
PROPIEDADES DE LAS ALEACIONES ALFA - BETA
Es la aleación de titanio más utilizada, sobre todo, en el campo de la aeronáutica, en el de la biomedicina o la estomatología. Tiene una resistencia a la tracción de 896 MPa, un límite elástico de 827 MPa, una ductilidad del 10% una dureza de 33 HRB una soldabilidad muy buena y una resistividad eléctrica de 1,67 micro ohm . Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica y altas temperaturas como en ( tornillería y piezas forjadas)
ALEACION ALFA - BETA CON TRATAMIENTO
Enfriado lento desde la fase beta
Recocido a 700°c desde la zona de alfa/beta
APLICACIONES
Debido a su fuerza, baja densidad y el que puede soportar temperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se emplean en aviones y cohetes espaciales. El titanio y sus aleaciones se aplican en la construcción aeronáutica básicamente para construir forjados estructurales de los aviones, discos de ventilación, álabes, y palas de turbinas.
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