Diversi usi del titanio e delle leghe titanio-titanio
Il titanio è un elemento chimico con il simbolo Ti e il numero atomico 22. La densità del titanio è 4,54 g/cm3, ovvero il 43% più leggero dell'acciaio. È superiore all'alluminio, ma inferiore all'acciaio, al rame e al nichel. La sua forza specifica è al primo posto tra i metalli.
È un metallo di transizione lucido noto per la sua elevata resistenza, bassa densità, buona resistenza alla corrosione e buona plasticità e saldabilità.
Grazie alle sue proprietà favorevoli, il titanio è comunemente utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui aerospaziale, automobilistica, impianti medici e attrezzature sportive.
La lega di titanio, d'altra parte, è un materiale che utilizza il titanio come metallo di base ma viene mescolato con piccole quantità di altri elementi per alterarne le proprietà. Questi elementi di lega possono includere elementi come alluminio, vanadio, molibdeno, ecc., a seconda delle proprietà desiderate della lega
In base al contenuto di impurità, il titanio è suddiviso in titanio di elevata purezza (purezza fino al 99,9%) e titanio puro industriale (purezza fino al 99,5%). Esistono tre gradi di titanio puro industriale, rappresentati dai numeri di serie TA + 1, 2 e 3. Maggiore è il numero, minore è la purezza. Ti: 4.507 g/cm3, Tm: 1688 gradi. Ha una trasformazione allotropica, con fase di struttura esagonale compattata inferiore o uguale a 882,5 gradi e fase con struttura cubica centrata sul corpo maggiore o uguale a 882,5 gradi. Il titanio puro ha una bassa resistenza, ma un'elevata resistenza specifica, buona plasticità, buona tenacità alle basse temperature ed elevata resistenza alla corrosione. Il titanio ha buone prestazioni di lavorazione a pressione ma scarse prestazioni di taglio. Il titanio può bruciare se riscaldato in azoto, quindi il titanio deve essere protetto dall'argon durante il riscaldamento e la saldatura.
Scopo del titanio puro: il contenuto di impurità ha una grande influenza sulle prestazioni del titanio. Una piccola quantità di impurità può migliorare significativamente la resistenza del titanio. Pertanto, la resistenza del titanio puro industriale è elevata, vicina al livello delle leghe di alluminio ad alta resistenza, e viene utilizzata principalmente per produrre scambiatori di calore petrolchimici, reattori, parti di navi, rivestimenti di aeromobili, ecc. con temperature di esercizio inferiori a 350 gradi.
Le leghe di titanio si riferiscono a varie leghe metalliche costituite da titanio e altri metalli. La densità delle leghe di titanio è solitamente di circa 4,51 g/cm3, ovvero solo il 60% della densità dell'acciaio. Le leghe di titanio hanno un'elevata resistenza, una buona resistenza alla corrosione e resistenza al calore. Le leghe di titanio rappresentano solo il 60% dell'acciaio e la resistenza di alcune leghe di titanio ad alta resistenza supera la resistenza di molti acciai strutturali legati. La lega di titanio viene prodotta aggiungendo al, mo, cr, sn e altre sostanze chimiche sulla base del titanio puro. È proprio a causa di queste sostanze chimiche che le proprietà dei due metalli del titanio sono diverse. Le leghe vengono spesso utilizzate in applicazioni più impegnative o specializzate in cui il titanio puro potrebbe non possedere le proprietà desiderate.
La differenza tra titanio e leghe di titanio
Quando si decide di utilizzare titanio commercialmente puro non legato o una delle sue leghe, i produttori prenderanno in considerazione fattori di base come la robustezza e la resistenza alla corrosione. Le proprietà meccaniche come la densità, il tasso di crescita delle cricche da fatica e la tenacità alla frattura determineranno la composizione della lega e la necessità di trattamento termico.
Per le applicazioni legate alla corrosione, solitamente si preferisce il titanio puro a causa della sua minore resistenza. Tali applicazioni possono includere scambiatori di calore, serbatoi di stoccaggio e recipienti di reazione per una varietà di industrie e settori, tra cui la produzione di energia, il trattamento chimico e la desalinizzazione.
Quando si tratta di applicazioni ad alte prestazioni, vengono utilizzate leghe di titanio ad alta resistenza. Questi vengono utilizzati nello sviluppo di turbine a gas e varie strutture aeronautiche, nonché di sommergibili e attrezzature di perforazione. Oggi le leghe di titanio vengono utilizzate anche nella produzione di impianti biomedici e parti di biciclette (telai).
Vengono utilizzate leghe come Ti-6Al-4V e Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr nelle applicazioni di perforazione offshore e nelle condotte geotermiche. Altre leghe, tra cui Ti-6V-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo+Si, Ti-10V-2 Fe-3Al, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo+Si sono utilizzati nelle applicazioni aerospaziali e nei motori a turbina a gas.
