PROYECTO MATERIALES DE INGENIERIA TITANIO

contenido Justificación. Resumen. Conceptos claves. Introducción. Características químicas. Características físicas. Dióxido de titanio. Tratamientos, aleaciones, aplicaciones.

Justificación. Con este proyecto quiero dar a entender como es el proceso del titanio como material, y de que manera este material nos beneficia. su enfoque esta proyectado hacia los métodos de aplicación o utilización en que tipo de tecnología puedo hacer que este material me genere una mejor capacidad.

Resumen. Podemos decir es un material estructural que es bastante abundante en la superficie terrestre y hace parte de uno de los diez elementos en la gama de los elementos industriales, no se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, su utilización se ha generalizado con el uso de la ingeniería espacial dando así el salto en la tecnología espacial ya que es una material bastante resistente.

Características físicas. Es un metal de transición Ligero: su densidad o peso específico es de 4507 kg/M3. Tiene un punto de fusión de 1675 °C (1941 k) La masa atómica del titanio es de 47,867 u. Es de color plateado grisáceo. Es paramagnético, es decir, no se imanta debido a su estructura electrónica. Abundante en la naturaleza. reciclable. Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones mecánicas. Es muy resistente a la corrosión y oxidación refractario. Poca conductividad térmica y eléctrica: No es muy buen conductor del calor ni de la electricidad

Se trata de un metal de transición de color gris plata . Se trata de un metal de transición de color gris plata. Comparado con el Acero, metal con el que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que el acero, lo cual limita su uso industrial.

Características químicas. Elemento químico, Ti, de número atómico 22 y peso atómico 47.90. Mientras que su comportamiento químico muestra muchas semejanzas con el del silicio y el zirconio, como un elemento del primer grupo de transición, la química de la solución acuosa, especialmente de los estados de oxidación más bajos, tiene algunas semejanzas con la del cromo y el vanadio.

El principal estado de valencia es 4+, aunque también se conocen los estados 3+ y 2+, que son menos estables. El elemento arde al aire cuando se calienta para obtener el dióxido, TiO2, y cuando se combina con halógenos. Reduce el vapor de agua para formar el dióxido e hidrógeno, y reacciona de manera parecida con ácidos concentrados calientes, aunque forma el tricloruro con ácido clorhídrico. El metal absorbe hidrógeno para dar composiciones aproximadamente de TiH2, y forma el nitruro, TiN, y el carburo, TiC. Se conocen el sulfuro TiS2, así como los óxidos más bajos, Ti2O3 y TiO, y los sulfuros Ti2S3 y TiS. Se conocen sales de los tres estados de valencia.

Efectos sobre la salud Una exposición excesiva en los humanos puede resultar en ligeros cambios en los pulmones. La inhalación del polvo puede causar tirantez y dolor en el pecho, tos, y dificultad para respirar. El contacto con la piel y los ojos puede provocar irritación. Vías de entrada: Inhalación, contacto con la piel, contacto con los ojos.

Aleaciones de titanio Las aleaciones de titanio son extremadamente fuertes y altamente dúctiles y fácilmente forjadas y maquinadas.   La principal limitación del titanio es su reactividad química con otros materiales a elevadas temperaturas, Esto hace necesario el desarrollo de técnicas no convencionales de refinado, fusión y colado. Consecuentemente las aleaciones de titanio son muy costosas. A temperatura ambiente la resistencia a la corrosión del titanio es inusualmente alta. Ellas son virtualmente inmunes al ambiente marino, y una amplia variedad de ambientes industriales.

Ti grado 2, tiene la siguiente composición química: TiFe(0,25-0,30) Es conocido como titanio comercial 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 una excelente soldadura y una resistencia eléctrica de 0,56 (μΩm). Sus principales aplicaciones son donde se requiere resistencia a la corrosión y conformabilidad ( Tuberías, intercambiadores de calor, etc.)

Ti grado 5, conocido como Ti6Al4V, tiene un porcentaje del 6% de aluminio y un 4% de vanadio. Es la aleación de titanio más utilizada, sobretodo en el campo de la aeronáutica y en otros, como 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 (μΩm). Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica y altas temperaturas ( tornillería y piezas forjadas)

Ti grado 19: tiene la siguiente composición química Ti3Al8V6Cr4Zr4Mo (Beta-C) Tiene una resistencia a la tracción de 793 MPa, un límite elástico de 759 MPa una ductilidad de 15% una dureza de 45 HRB una soldabilidad regular y una resistividad de 1,55 (μΩm). Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la corrosión y a la temperatura ((Aplicaciones marinas y motores de aviones)

Ti6246: Tiene la siguiente composición química: Ti6Al2Sn4Zr6Mo, Tiene una resistencia a la tracción de 1172 Mpa, un límite elástico de 1103 Mpa una ductilidad del 10% una dureza de 39 HRB una soldabilidad limitada y una resistividad eléctrica de 2 (μΩm) Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica obtenida por temple.

Tratamientos del titanio El tratamiento termoquímico de nitruración del titanio puro y de la aleación Ti6Al4V produce una capa lisa y homogénea , con incrementos de la dureza superficial de hasta un 500% respecto al material no tratado. Este tipo de tratamiento tiene gran utilidad en las aplicaciones biomédicas del titanio y en los componentes de motocicletas y automóviles de competición: bielas, válvulas, etc.

Fundición. La fundición de piezas de titanio se realiza cuando se trata de piezas de diseño complejo que hace difícil el forjado o mecanizado de las mismas. Hay muchas aplicaciones donde se utilizan piezas fundidas desde piezas muy voluminosas hasta piezas muy pequeñas de aplicaciones biomédicas.

Fundición por moldeo de grafito apisonado, recomendado para la fundición de piezas de gran tamaño por ser el procedimiento más económico porque no hay necesidad de fabricar moldes especiales. Fundición a la cera perdida, es el método más apropiado para fundir piezas pequeñas y de gran precisión con acabados de alta calidad.

Soldadura A la hora de afrontar la soldadura de piezas de titanio hay que tener en cuenta que si se supera la temperatura de fusión , puede sufrir una decoloración porque reacciona fácilmente en contacto con los gases atmosféricos. El titanio de grado 2 y 5 poseen una buena soldabilidad aunque pierden un poco de valor de sus propiedades mecánicas con respecto al metal base.

Los procesos de soldadura que admite el titanio son: Fricción. Soldadura con rayo de electrones. Soldadura por rayo láser. Soldadura por plasma. Soldadura por puntos Soldadura por arco con electrodo consumible o no. Procesos por fusión, control con atmósfera inerte o en vacío. No fundentes