10 Propiedades del Titanio Metálico
Actualizado : Mar. 10, 2025El titanio es un metal de transición de color blanco plateado con el símbolo químico Ti y un número atómico de 22. Es uno de los elementos más abundantes de la Tierra, que se encuentra principalmente en minerales como el rutilo y la ilmenita.
Debido a su excelente resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y biocompatibilidad, el titanio desempeña un papel crucial en varios campos. Desde aplicaciones aeroespaciales hasta médicas, desde ingeniería marina hasta productos de consumo de alta gama, el titanio cumple con requisitos diversos y exigentes con sus propiedades únicas. A continuación, profundizaremos en las 10 características principales del titanio para comprender su importancia en la tecnología y la industria modernas.
Alta resistencia y baja densidad
El titanio tiene una alta resistencia, atribuida principalmente a su estructura cristalina (estructura hexagonal compacta). Esta estructura dispersa eficazmente la tensión bajo fuerza, evitando la deformación del material. Al mismo tiempo, los átomos de titanio son relativamente ligeros, con una densidad de aproximadamente el 57% de la del acero, lo que significa que su masa por unidad de volumen es menor.
Aplicaciones típicas: Se utiliza en bastidores de aviones, largueros de alas, componentes de motores y cuadros de bicicletas de aleación de titanio, ofreciendo tanto reducción de peso como suficiente soporte de resistencia.
Baja conductividad térmica
El titanio tiene una conductividad térmica baja, solo 1/5 de la del acero, 1/13 de la del aluminio y 1/25 de la del cobre. Esto se debe principalmente a su estructura cristalina hexagonal compacta y a su menor densidad de electrones libres, que limitan la eficiencia de la conducción de calor.
Aplicaciones típicas: En aviones y naves espaciales, el titanio se utiliza a menudo en componentes que requieren aislamiento térmico, como el fuselaje y las piezas del motor.
Resistencia a la corrosión
El titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión, con una densa película de óxido formada en su superficie que protege eficazmente el sustrato de titanio de la corrosión. El titanio es muy estable en entornos oxidativos, neutros y ligeramente reductores, y puede resistir la corrosión del aire, el agua de mar y la mayoría de las soluciones ácidas y alcalinas. Sin embargo, es sensible a sustancias altamente corrosivas como el ácido fluorhídrico, el ácido clorhídrico concentrado y el ácido sulfúrico concentrado. El titanio también tiene propiedades de autocuración, ya que la película de óxido se regenera rápidamente después del uso.
Titanio o aleación de titanio.:Ti grado 1, Ti grado 2, Ti-0.2Pd, Grado 7 (Ti-0.2Pd), Ti-3Al-2.5V.
Aplicaciones típicas: recipientes de reacción química, equipos marinos, tuberías de transporte submarino.
Resistencia a altas temperaturas
El titanio puede mantener una alta resistencia y resistencia a la fluencia en entornos de alta temperatura, principalmente debido a su alto punto de fusión (1668 °C) y su excelente estabilidad estructural a alta temperatura. El rendimiento a altas temperaturas del titanio depende de los elementos de aleación de las aleaciones de titanio, como el aluminio y el molibdeno, que ayudan a mantener la estabilidad de la estructura cristalina a altas temperaturas, evitando la deformación causada por el estrés térmico.
Aleaciones típicas: Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-5Al-4Cr-4Mo-2Sn-2Zr.
Aplicaciones típicas: componentes de motores para la industria aeroespacial, cámaras de combustión de cohetes, intercambiadores de calor de alta temperatura y más.
Resistencia a bajas temperaturas
Algunas aleaciones de titanio experimentan un aumento de la resistencia a bajas temperaturas, con sólo una ligera reducción de la plasticidad, principalmente debido a su estructura cristalina hexagonal compacta. Esta estructura mantiene su plasticidad y tenacidad a -255 °C, a diferencia de muchos metales que se vuelven frágiles. Esta característica permite que el titanio conserve propiedades mecánicas estables incluso en entornos de temperaturas extremadamente bajas.
Aleaciones típicas: Ti-5Al-2.5Sn ELI, Ti-6Al-4V ELI.
Aplicaciones típicas: detectores de aguas profundas, contenedores criogénicos para motores de cohetes de hidrógeno líquido y oxígeno líquido, o naves espaciales tripuladas.
Biocompatibilidad
El titanio tiene una excelente biocompatibilidad, lo que le permite ser compatible con el tejido humano sin desencadenar reacciones de rechazo. La película de óxido de titanio en su superficie crea un entorno químico similar al calcio, el fósforo y otros componentes que se encuentran en el tejido humano, que es la razón de la biocompatibilidad del titanio.
Aleaciones típicas: Ti-6Al-7Nb, Ti Grado 1, Ti Grado 2, Ti-6Al-4V ELI (Grado 23).
Aplicaciones típicas: Articulaciones artificiales de cadera, articulaciones de rodilla, articulaciones de hombro, articulaciones de costillas, huesos del cráneo, válvulas cardíacas y clips de fijación esquelética.
No magnético
El titanio es un metal no magnético, lo que significa que no se ve afectado por los campos magnéticos. Esto se debe a su estructura electrónica, que carece de propiedades magnéticas. La configuración electrónica externa del titanio no cumple con las condiciones requeridas para generar magnetismo, lo que resulta en una respuesta extremadamente débil o inexistente a los campos magnéticos externos.
Aplicaciones típicas: El titanio se utiliza a menudo en equipos de resonancia magnética (RM) para evitar interferencias con los campos magnéticos y en dispositivos de alta precisión en los que se debe mantener la estabilidad magnética.
Fuerte resistencia a la amortiguación
El titanio tiene una excelente resistencia a la amortiguación, principalmente debido a su estructura cristalina hexagonal compacta, su bajo factor de fricción interna y su elasticidad y plasticidad superiores, que absorben y atenúan eficazmente la energía vibratoria.
Aplicaciones típicas: Se utiliza en componentes estructurales de aeronaves y naves espaciales, como alas, piezas de motor y boquillas, para reducir la vibración y el ruido y mejorar la estabilidad del vuelo.
Resistencia a la radiación
El metal de titanio tiene una excelente absorción de la radiación ionizante, protegiendo eficazmente contra la radiación. Su estructura reticular y su densidad relativamente alta le permiten absorber una importante energía de radiación, reduciendo el impacto en el entorno circundante.
Aplicaciones típicas: protección radiológica en reactores nucleares, materiales de blindaje en instalaciones de almacenamiento de residuos nucleares y equipos de protección en entornos de alta radiación.
La resistencia a la tracción está cerca de su límite elástico
Esta propiedad del titanio, reflejada en su alta relación de límite elástico (resistencia a la tracción / límite elástico), indica que el titanio tiene una capacidad limitada de deformación plástica durante la formación. Debido a la alta relación entre el límite elástico del titanio y su módulo elástico, exhibe una recuperación elástica significativa durante la formación.
Tabla de referencia de las propiedades del titanio
| Valor de la propiedad | |
|---|---|
| Número atómico | 22 |
| Peso atómico | 47.9 |
| Volumen atómico | 10,6 W/D |
| Radio covalente | 1.32 Å |
| Potencial de ionización | 6,8282 V |
| Sección transversal de absorción de neutrones térmicos | 5.6 Graneros/átomo |
| Color | Gris oscuro |
| Densidad | 4,51 g/cm³ (0,163 lb/in³) |
| Punto de fusión | 1668 ± 10 °C (3035 °F) |
| Solidus/liquidus | 1725 °C (3135 °F) |
| Punto de ebullición | 3260 °C (5900 °F) |
| Calor específico (a 25 °C) | 0,5223 kJ/kg K |
| Conductividad térmica | 11,4 W/m K |
| Calor de fusión | 440 kJ/kg (estimado) |
| Calor de vaporización | 9,83 MJ/kg |
| Gravedad específica | 4.5 |
| Dureza | De 70 a 74 HRB |
| Resistencia a la tracción | 240 MPa (35 ksi) min |
| Módulo de Young | 120 GPa (17 × 10⁶ psi) |
| Relación de Poisson | 0.361 |
| Coeficiente de dilatación térmica lineal | 8,41 μm/m K |
| Conductividad eléctrica | 3% IACS (donde cobre = 100% IACS) |
| Resistividad eléctrica (a 20 °C) | No se proporciona |
| Electronegatividad | 1.5 De Pauling |
| Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica | 0,0026/°C |
| Susceptibilidad magnética (volumen, a temperatura ambiente) | 180 ( ±1.7) × 10⁻⁶ mks |
¿Qué productos y servicios puede ofrecerle Chalco?
Como proveedor de materiales metálicos de renombre mundial, Chalco también ocupa una posición significativa en el campo de los productos de titanio y servicios relacionados. Estamos comprometidos a proporcionar soluciones integrales de titanio a nuestros clientes, ya sea desde el suministro de materiales hasta los servicios de procesamiento, o desde el soporte técnico hasta las necesidades personalizadas. Chalco puede ser su socio de confianza.
Categorías de productos de titanio
- Barra de titanio: disponible en varias especificaciones y tipos de aleación, que satisfacen las demandas de alta resistencia y resistencia a la corrosión en los campos de ingeniería aeroespacial, médica, química y marina.
- Placas de titanio: Adecuadas para la construcción naval, equipos químicos y decoración arquitectónica. Podemos procesar y personalizar de acuerdo con los requisitos del cliente.
- Tubos de titanio: Se utilizan en intercambiadores de calor, implantes médicos y la industria energética, ya que ofrecen una excelente resistencia a la oxidación y un rendimiento a altas temperaturas.
- Alambres de titanio: Ideales para soldadura, fabricación de componentes de alta precisión y otras aplicaciones, con múltiples opciones de tratamiento de superficie disponibles.
Aplicaciones típicas de los productos
Los productos y servicios de titanio de Chalco son ampliamente utilizados en los siguientes campos:
- Aeroespacial: Fabricación de componentes aeroespaciales ligeros y de alta resistencia.
- Campo médico: Implantes ortopédicos de titanio y dispositivos médicos.
- Ingeniería química y marina: Fabricación de equipos resistentes a la corrosión.
- Industria energética: Tubería de intercambiador de calor, piezas de equipos de energía nuclear.
Servicios de tramitación
- Corte de precisión: Uso de equipos de alta precisión para garantizar que la forma y las dimensiones del material cumplan con los requisitos del cliente.
- Tratamiento de superficies: Incluye tratamiento de arenado, pulido y oxidación para mejorar la durabilidad y la apariencia de los productos de titanio.
- Procesamiento personalizado: Adaptación de productos de aleación de titanio de acuerdo con las necesidades específicas de diferentes industrias y aplicaciones.
Soporte técnico
- Asesoramiento en la selección de materiales: Recomendar los tipos de aleación de titanio más adecuados en función de los diferentes escenarios de uso y presupuestos.
- Guía de procesamiento: Proporcionar orientación técnica sobre el procesamiento, la soldadura y el ensamblaje de materiales de titanio para optimizar la eficiencia del uso.
- Consultoría estándar de la industria: Garantizar que los productos de titanio cumplan con los estándares internacionales de calidad como ASTM y AMS, ofreciendo a los clientes una garantía de alta calidad.
