1. Fuente de titanio
El titanio fue descubierto por primera vez en 1791 por un mineralogista aficionado llamado Gregor del Reino Unido. En 1795, un químico alemán llamado Klaproth nombró a esta sustancia metálica desconocida en honor a los dioses griegos, los Titanes, que se traduce como "Titanio" en inglés.
El titanio abunda en la Tierra, con más de 140 tipos conocidos de minerales de titanio. Sin embargo, las principales aplicaciones industriales son la ilmenita y el rutilo. China posee el 28% de las reservas mundiales de ilmenita, ocupando el primer lugar a nivel mundial.
El titanio, un elemento no tóxico universalmente reconocido, es caro debido a sus elevados costes de extracción y producción. Con su capacidad para soportar temperaturas altas y bajas, resistir ácidos y bases fuertes, su alta resistencia y baja densidad, se ha convertido en un material especializado para cohetes y satélites de la NASA.
También se utiliza en los superproyectos de nuestro país, como el Jade Rabbit, el J-20 y el portaaviones Shandong. Después de ingresar al mercado de consumo en la década de 1980, sus propiedades antibacterianas naturales y biocompatibles lo convirtieron en el "Rey de Honor" en la industria de la vajilla.
La industria del titanio de China comenzó en la década de 1950. A mediados de la década de 1960, China estableció fábricas de procesamiento de titanio esponjoso y titanio en Zunyi y Baoji, respectivamente, lo que convirtió a China en una de las potencias mundiales en la industria del titanio.
En el siglo XXI, la industria china del titanio ha entrado en un nuevo período de desarrollo acelerado y su capacidad de producción de titanio es líder mundial.
2. Diferencia entre titanio puro y aleaciones de titanio.
Titanio puro
También conocido como titanio puro industrial o titanio puro comercial, se clasifica según el contenido de elementos impuros. Tiene una excelente procesabilidad y soldabilidad de estampado, es insensible al tratamiento térmico y a los tipos de organización, y tiene cierta resistencia en condiciones de plasticidad satisfactorias. Su fuerza depende principalmente del contenido de elementos vacantes, oxígeno y nitrógeno.
Las propiedades del titanio industrial 99,5% puro son: densidad P=4,5g/cm 3 punto de fusión es 1800°C, conductividad térmica λ=15,24W/(MK), resistencia a la tracción σ b=539MPa, alargamiento: δ =25%, tasa de contracción transversal ψ=25%, módulo de elasticidad E=1.078×105MPa, dureza HB195.
aleación de titanio
La aleación de titanio es una aleación compuesta por titanio como base y otros elementos. Es un metal relativamente joven, con una historia de sólo sesenta a setenta años desde su descubrimiento hasta ahora. Los materiales de aleación de titanio tienen características como peso ligero, alta resistencia, pequeña elasticidad, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión.
Se utilizan principalmente en piezas de motores de aviones, cohetes, misiles, etc. El titanio tiene dos tipos de cristales birrefringentes homomórficos. El titanio es un isomorfo homomórfico, con un punto de fusión de 1720°C. Por debajo de los 882°C, presenta una densa estructura cristalina hexagonal, denominada α titanio; por encima de 882°C, presenta una estructura reticular cúbica centrada en el cuerpo, llamada β titanio.
Utilizando las diferentes características de las dos estructuras de titanio anteriores, agregando elementos de aleación apropiados y cambiando gradualmente la temperatura de transición de fase y el contenido de fase, se obtienen diferentes organizaciones de aleaciones de titanio (aleaciones de titanio).
Los elementos de aleación de titanio se pueden dividir en tres categorías según su impacto en la temperatura de transición de fase:
① Fase α estable, los elementos que aumentan la temperatura de transición de fase son elementos estabilizadores α como aluminio, magnesio, oxígeno y nitrógeno. Entre ellos, el aluminio es el principal elemento de aleación de las aleaciones de titanio y tiene efectos obvios al mejorar la temperatura ambiente y la resistencia a altas temperaturas de la aleación, reducir la gravedad específica y aumentar el módulo de elasticidad.
② Fase β estable, los elementos que reducen la temperatura de transición de fase son elementos estabilizadores β. Se pueden dividir en isomórficos y eutécticos. El primero incluye molibdeno, niobio, vanadio, etc.; este último incluye cromo, manganeso, cobre, silicio, etc.
③ Los elementos neutros que tienen poco efecto sobre la temperatura de transición de fase incluyen circonio, estaño, etc.
Marca de titanio y aleación de titanio y tabla de composición química.
| Grado de aleación | Composición química nominal | Composición química, % | ||||||||||||||
| Componentes primarios | Impurezas, sin exceder | |||||||||||||||
| Tú | Alabama | sn | Mes | P.D. | No | Sí | B | Fe | W. | norte | h | oh | Otros elementos | |||
| Soltero | Suma total | |||||||||||||||
| TA1ELI | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0,10 | 0,03 | 0.012 | 0.008 | 0,10 | 0,05 | 0,20 | |||||||
| TA1 | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0,20 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TA1-1 | Titanio puro industrial | Se mantuvo | ≤0,20 | ≤0,08 | 0,15 | 0,05 | 0,03 | 0.003 | 0,12 | 0,10 | ||||||
| TA2ELI | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0,20 | 0,05 | 0,03 | 0.008 | 0,10 | 0,05 | 0,20 | |||||||
| TA2 | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0:30 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,25 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TA3ELI | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0,25 | 0,05 | 0,04 | 0.008 | 0,18 | 0,05 | 0,20 | |||||||
| TA3 | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,35 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TA4ELI | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0:30 | 0,05 | 0,05 | 0.008 | 0,25 | 0,05 | 0,20 | |||||||
| TA4 | Titanio puro industrial | Se mantuvo | 0,50 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,40 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TA5 | Ti-4Al-0.005B | Se mantuvo | 3.3~4.7 | 0.005 | 0:30 | 0,08 | 0,04 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TA6 | Ti-5AI | Se mantuvo | 4,0 ~ 5,5 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TA7 | Ti-5Al-2.5Sn | Se mantuvo | 4,0 ~ 6,0 | 2,0 ~ 3,0 | 0,50 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TA7ELI | Ti-5Al-2.5SnELI | Se mantuvo | 4,50~5,75 | 2,0 ~ 3,0 | 0,25 | 0,05 | 0.035 | 0.0125 | 0,12 | 0,05 | 0:30 | |||||
| TA8 | Ti-0,05Pd | Se mantuvo | 0,04~0,08 | 0:30 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,25 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TA8-1 | Ti-0,05Pd | Se mantuvo | 0,04~0,08 | 0,20 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TA9 | Ti-0.2Pd | Se mantuvo | 0,12 ~ 0,25 | 0,25 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TA9-1 | Ti-0.2Pd | Se mantuvo | 0,12 ~ 0,25 | 0,20 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TA10 | Ti-0.3Mo-0.8Ni | Se mantuvo | 0,2 ~0,4 | 0,6 ~ 0,9 | 0:30 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,25 | 0,10 | 0,40 | |||||
| Grado de aleación | Composición química nominal | Composición química, % | |||||||||||||||
| Componentes primarios | Impurezas, sin exceder | ||||||||||||||||
| Tú | Alabama | sn | Mes | V | Minnesota | zr | Sí | Dakota del Norte | Fe | W. | norte | h | oh | Otros elementos | |||
| Soltero | Suma total | ||||||||||||||||
| TA11 | Ti-8AL-1Mo-1V | Se mantuvo | 7,35 ~ 8,35 | 0,75~1,25 | 0,75~1,25 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,12 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TA12 | Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-1Nd-0.25Si | Se mantuvo | 4,8 ~ 6,0 | 3,7 ~ 4,7 | 0,75~1,25 | 1,5~2,5 | 0,2~0,35 | 0,6 ~ 1,2 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0.0125 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||
| TA12-1 | Ti-5.0Al-4Sn-2Zr-1.5Mo-1Nd-0.25Si | Se mantuvo | 4,5 ~ 5,5 | 3,7 ~ 4,7 | 1,0 ~ 2,0 | 1,5~2,5 | 0,2~0,35 | 0,6 ~ 1,2 | 0,25 | 0,08 | 0,04 | 0.0125 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | ||
| TA13 | Ti-2.5Cu | Se mantuvo | 2,0 ~ 3,0 | 0,20 | 0,08 | 0,05 | 0.010 | 0,20 | 0,10 | 0:30 | |||||||
| TA14 | Ti-2.3AI-11Sn-5Zr-1Mo-0.2Si | Se mantuvo | 2,0 ~ 2,5 | 10,5~11,5 | 0,8 ~ 1,2 | 4,0 ~ 6,0 | 0,10~0,50 | 0,20 | 0,08 | 0,05 | 0.0125 | 0,20 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA15 | Ti-6.5AI-1Mo-1V-2Zr | Se mantuvo | 5,5 ~ 7,1 | 0,5 ~ 2,0 | 0,8~2,5 | 1,5~2,5 | ≤0,15 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA15-1 | Ti-2.5AI-1Mo-1V-1.5Zr | Se mantuvo | 2,0 ~ 3,0 | 0,5~1,5 | 0,5~1,5 | 1,0 ~ 2,0 | ≤0,10 | 0,15 | 0,05 | 0,04 | 0.003 | 0,12 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA15-2 | Ti-4Al-1Mo-1V-1.5Zr | Se mantuvo | 3,5~4,5 | 0,5~1,5 | 0,5~1,5 | 1,0 ~ 2,0 | ≤0,10 | 0,15 | 0,05 | 0,04 | 0.003 | 0,12 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA16 | Ti-2Al-2.5Zr | Se mantuvo | 1,8 ~ 2,5 | 2,0 ~ 3,0 | ≤0,12 | 0,25 | 0,08 | 0,04 | 0.006 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||||
| TA17 | Ti-4Al-2V | Se mantuvo | 3,5~4,5 | 1,5 ~ 3,0 | ≤0,15 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||||
| TA18 | Ti-3AI-2.5V | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 2,0 ~ 3,0 | 0,25 | 0,05 | 0,02 | 0,015 | 0,12 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TA19 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si | Se mantuvo | 5,5 ~ 6,5 | 1,8 ~ 2,2 | 1,8 ~ 2,2 | 3.6~4.4 | ≤0,13 | 0,25 | 0,05 | 0,05 | 0.0125 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA20 | Ti-4Al-3V-1.5Zr | Se mantuvo | 3,5~4,5 | 2,5 ~ 3,5 | 1,0 ~ 2,0 | ≤0,10 | 0,15 | 0,05 | 0,04 | 0.003 | 0,12 | 0,10 | 0:30 | ||||
| TA21 | Ti-1Al-1Mn | Se mantuvo | 0,4 ~ 1,5 | 0,5~1,3 | ≤0,30 | ≤0,12 | 0:30 | 0,10 | 0,05 | 0.012 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | ||||
| TA22 | Ti-3Al-1Mo-1Ni-1Zr | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 0,5 ~ 1,5 | Ni: 0,3~1,0 | 0,8 ~2,0 | ≤0,15 | 0,20 | 0,10 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA22-1 | Ti-3AI-0.5Mo-0.5Ni-0.5Zr | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 0,2 ~ 0,8 | Ni: 0,3~0,8 | 0,5 ~ 1,0 | ≤0,04 | 0,20 | 0,10 | 0,04 | 0,08 | 0,10 | 0,10 | 0:30 | |||
| TA23 | Ti-2.5Al-2Zr-1Fe | Se mantuvo | 2,2 ~ 3,0 | Fe: 0,8~1,2 | 1,7 ~ 2,3 | ≤0,15 | 0,10 | 0,04 | 0.010 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||||
| TA23-1 | Ti-2.5Al-2Zr-1Fe | Se mantuvo | 2,2 ~ 3,0 | Fe: 0,8~1,1 | 1,7 ~ 2,3 | ≤0,10 | 0,10 | 0,04 | 0.008 | 0,10 | 0,10 | 0:30 | |||||
| TA24 | Ti-3Al-2Mo-2Zr | Se mantuvo | 2,5~3,8 | 1,0 ~ 2,5 | 1,0 ~ 3,0 | ≤0,15 | 0:30 | 0,10 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | ||||
| TA24-1 | Ti-2Al-1.5Mo-2Zr | Se mantuvo | 1,5~2,5 | 1,0 ~ 2,0 | 1,0 ~ 3,0 | ≤0,04 | 0,15 | 0,10 | 0,04 | 0.010 | 0,10 | 0,10 | 0:30 | ||||
| TA25 | Ti-3Al-2.5V-0.05Pd | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 2,0 ~ 3,0 | PD: 0,04~0,08 | 0,25 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TA26 | Ti-3Al-2.5V-0.1Ru | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 2,0 ~ 3,0 | Ru: 0,08 ~ 0,14 | 0,25 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TA27 | Ti-0.10Ru | Se mantuvo | Ru: 0,08 ~ 0,14 | 0:30 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,25 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TA27-1 | Ti-0.10Ru | Se mantuvo | Ru: 0,08 ~ 0,14 | 0,20 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TA28 | Ti-3Al | Se mantuvo | 2,0 ~ 3,3 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| Grado de aleación | Composición química nominal | Composición química, % | |||||||||||||||||||
| Componentes primarios | Impurezas, sin exceder | ||||||||||||||||||||
| Tú | Alabama | sn | Mes | V | cr | Fe | zr | P.D. | No. | Sí | Fe | W. | norte | h | oh | Otros elementos | |||||
| Soltero | Suma total | ||||||||||||||||||||
| TB2 | Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 4,7 ~ 5,7 | 4,7 ~ 5,7 | 7,5 ~ 8,5 | 0:30 | 0,05 | 0,04 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||||||||
| TB3 | Ti-3.5Al-10Mo-8V-1Fe | Se mantuvo | 2,7 ~ 3,7 | 9,5 ~ 11,0 | 7,5 ~ 8,5 | 0,8 ~ 1,2 | – | 0,05 | 0,04 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||||||||
| TB4 | Ti-4AI-7Mo-10V-2Fe-1Zr | Se mantuvo | 3,0 ~ 4,5 | 6,0 ~ 7,8 | 9,0 ~ 10,5 | 1,5~2,5 | 0,5~1,5 | – | 0,05 | 0,04 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TB5 | Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 2,5 ~ 3,5 | 14,0~16,0 | 2,5 ~ 3,5 | 0,25 | 0,05 | 0,05 | 0,015 | 0,13 | 0,10 | 0:30 | ||||||||
| TB6 | Ti-10V-2Fe-3Al | Se mantuvo | 2,6 ~ 3,4 | 9,0 ~ 11,0 | 1,6 ~ 2,2 | – | 0,05 | 0,05 | 0.0125 | 0,13 | 0,10 | 0:30 | |||||||||
| TB7 | Ti-32Mo | Se mantuvo | 30,0~34,0 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | |||||||||||
| TB8 | Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si | Se mantuvo | 2,5 ~ 3,5 | 14,0~16,0 | 2.4~3.2 | 0,15-0,25 | 0,40 | 0,05 | 0,05 | 0,015 | 0,17 | 0,10 | 0,40 | ||||||||
| TB9 | Ti-3AI-8V-6Cr-4Mo-4Zr | Se mantuvo | 3,0 ~ 4,0 | 3,5~4,5 | 7,5 ~ 8,5 | 5,5 ~ 6,5 | 3,5~4,5 | ≤0,10 | 0:30 | 0,05 | 0,03 | 0.030 | 0,14 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| Grado de aleación | Composición química nominal | Composición química, % | |||||||||||||||||
| Componentes primarios | Impurezas, sin exceder | ||||||||||||||||||
| Tú | Alabama | sn | Mes | V | cr | Fe | Minnesota | Culo | Sí | Fe | W. | norte | h | oh | Otros elementos | ||||
| Soltero | Suma total | ||||||||||||||||||
| TC1 | Ti-2Al-1,5Mn | Se mantuvo | 1,0 ~ 2,5 | 0,7~2,00,8~2,0 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0.012 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||||||||
| TC2 | Ti-4Al-1,5Mn | Se mantuvo | 3,5 ~ 5,0 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0.012 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||||||
| TC3 | Ti-5AI-4V | Se mantuvo | 4,5 ~6,0 | 3,5~4,5 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||||||||
| TC4 | Ti-6AI-4V | Se mantuvo | 5,5 ~ 6,8 | 3,5~4,5 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | ||||||||
| TC4ELI | Ti-6AI-4VELI | Se mantuvo | 5,5 ~6,5 | 3,5~4,5 | 0,25 | 0,08 | 0,03 | 0.0125 | 0,13 | 0,10 | 0:30 | ||||||||
| 6MWT | Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si | Se mantuvo | 5,5 ~ 7,0 | 2,0 ~ 3,0 | 0,8 ~ 2,3 | 0,2 ~ 0,7 | 0,15~0,40 | – | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TC8 | Ti-6.5Al-3.5Mo-0.25Si | Se mantuvo | 5,8 ~ 6,8 | 2,8 ~ 3,8 | 0,2~0,35 | 0,40 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TC9 | Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si | Se mantuvo | 5,8 ~ 6,8 | 1,8 ~ 2,8 | 2,8 ~ 3,8 | 0,2 ~ 0,4 | 0,40 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TC10 | Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe | Se mantuvo | 5,5 ~ 6,5 | 1,5 ~ 2,5 | 5,5 ~6,5 | 0,35~1,0 | 0.351.0 | – | 0,08 | 0,04 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | |||||
| Grado de aleación | Composición química nominal | Composición química, % | ||||||||||||||||
| Componentes primarios | Impurezas, sin exceder | |||||||||||||||||
| Tú | Alabama | sn | Mes | V | cr | Fe | zr | No. | Sí | Fe | W. | norte | h | oh | Otros elementos | |||
| Soltero | Suma total | |||||||||||||||||
| TC11 | Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si | Se mantuvo | 5,8 ~ 7,0 | 2,8 ~ 3,8 | 0,8 ~ 2,0 | 0,2~0,35 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0.012 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TC12 | Ti-5AI-4Mo-4Cr-2Zr-2Sn-1Nb | Se mantuvo | 4,5 ~ 5,5 | 1,5~2,5 | 3,5~4,5 | 3,5~4,5 | 1,5 ~ 3,0 | 0,5~1,5 | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | |||
| TC15 | Ti-5Al-2.5Fe | Se mantuvo | 4,5 ~ 5,5 | 2,0 ~ 3,0 | – | 0,08 | 0,05 | 0.013 | 0,20 | 0,10 | 0:30 | |||||||
| TC16 | Ti-3AI-5Mo-4.5V | Se mantuvo | 2,2 ~ 3,8 | 4,5 ~ 5,5 | 4,0 ~ 5,0 | ≤0,15 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0.012 | 0,15 | 0,10 | 0:30 | |||||
| TC17 | Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr | Se mantuvo | 4,5 ~ 5,5 | 1,5 ~ 2,5 | 3,5~4,5 | 3,5 ~4,5 | 1,5~2,5 | 0,25 | 0,05 | 0,05 | 0.012 | 0,08 ~ 0,13 | 0,10 | 0:30 | ||||
| TC18 | Ti-5AI-4.75Mo-4.75v-1Cr-1Fe | Se mantuvo | 4.4~5.7 | 4,0 ~ 5,5 | 4,0 ~ 5,5 | 0,5~1,5 | 0,5 ~ 1,5 | ≤0,30 | ≤0,15 | – | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0:30 | ||
| TC19 | Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo | Se mantuvo | 5,5 ~ 6,5 | 1,75~2,25 | 5,5 ~6,5 | 3,5~4,5 | 0,15 | 0,04 | 0,04 | 0.0125 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||
| TC20 | Ti-6Al-7Nb | Se mantuvo | 5,5 ~ 6,5 | 6,5 ~ 7,5 | Ta≤0,5 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0.009 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TC21 | Ti-13Nb-13Zr | Se mantuvo | 12,5-14,0 | 12,5~14,0 | 0,25 | 0,08 | 0,05 | 0.012 | 0,15 | 0,10 | 0,40 | |||||||
| TC22 | Ti-6AI-4V-0.05Pd | Se mantuvo | 5,5~6,75 | 3,5 ~4,5 | PD: 0,04~0,08 | 0,40 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,20 | 0,10 | 0,40 | ||||||
| TC23 | Ti-6Al-4V-0.1Ru | Se mantuvo | 5,5 ~ 6,5 | 3,5~4,5 | Ru: 0,08 ~ 0,14 | 0,25 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,13 | 0,10 | 0,40 | ||||||
Grados más utilizados:
TA1 (Estándar americano: Gr1)
El titanio TA1 (Gr1) es el primero de cuatro grados industriales de titanio puro. Es el más suave y dúctil de estos tipos. Tiene la mayor conformabilidad, excelente resistencia a la corrosión y alta tenacidad al impacto. El grado TA1 es el material preferido para cualquier aplicación que requiera una fácil formabilidad y se utiliza normalmente para placas y tubos de titanio.
Clase TA2 (Estándar americano: Gr2)
Debido a su amplia y diversa disponibilidad, el titanio de grado TA2 es conocido como el "caballo de batalla" de la industria comercial del titanio puro. Comparte muchas cualidades con la aleación de titanio de grado TA1, pero es ligeramente más resistente. Ambos son igualmente resistentes a la corrosión.
Este grado tiene buena soldabilidad, resistencia, ductilidad y formabilidad. Esto hace que las varillas y placas de titanio de grado TA2 sean la mejor opción para muchas aplicaciones en la industria de la construcción, la generación de energía y la medicina.
Grado TA3 (Estándar americano: Gr3)
Este grado es el menos utilizado de los grados comerciales de titanio puro, pero esto no disminuye su valor. El grado TA3 es más fuerte que los grados TA1 y TA2, con ductilidad similar, pero ligeramente menos formabilidad. Pero tiene propiedades mecánicas superiores a las de sus predecesores.
El grado TA3 se utiliza en aplicaciones que requieren resistencia moderada y resistencia a la corrosión primaria, como la industria aeroespacial, de procesamiento químico y marina.
Clase TA4 (Estándar americano: Gr4)
El grado TA4 se considera el más fuerte de los cuatro grados comerciales de titanio puro. También es conocido por su excelente resistencia a la corrosión, buena conformabilidad y soldabilidad. Se utiliza en aplicaciones que requieren alta resistencia, como algunos componentes de aeronaves, recipientes de baja temperatura, intercambiadores de calor, etc.
Clase TA9 (Estándar americano: Gr7)
El grado TA9 es mecánica y físicamente equivalente al grado TA2, excepto que la adición de paladio lo convierte en una aleación. El grado 7 tiene excelentes características y soldabilidad, siendo la más resistente a la corrosión de todas las aleaciones de titanio.
De hecho, es el más resistente a la corrosión al momento de reducir los ácidos. El grado TA9 se utiliza para procesos químicos y componentes de equipos de producción. TA9 tiene una resistencia a la corrosión extremadamente fuerte, especialmente en ambientes ácidos reductores.
Grado TA9-1 (estándar americano: Gr11)
El grado TA9-1 es muy similar al grado TA1, con una pequeña cantidad de paladio agregado para aumentar la resistencia a la corrosión, lo que lo convierte en una aleación. Esta resistencia a la corrosión se puede utilizar para prevenir la corrosión en grietas y reducir el ácido en ambientes con cloruro.
Otras propiedades útiles incluyen ductilidad ideal, conformabilidad en frío, resistencia útil, resistencia al impacto y excelente soldabilidad. Esta aleación se puede utilizar para las mismas aplicaciones que el titanio de grado 1, especialmente donde se requiere corrosión.
Ti grado 6Al-4V (estándar chino TC4, estándar americano Gr5)
A menudo denominado el "pilar" de las aleaciones de titanio, el titanio Ti 6Al-4V o grado 5 es el más utilizado de todas las aleaciones de titanio. Representa el 50% del uso total de titanio en el mundo. Su popularidad se debe a sus numerosas ventajas.
Ti 6Al-4V se puede tratar térmicamente para aumentar su resistencia. Se puede utilizar para soldar estructuras a temperaturas de uso de hasta 600 °F. La aleación tiene alta resistencia, conformabilidad útil y alta resistencia a la corrosión, a la vez que es liviana. La versatilidad del Ti 6Al-4V lo convierte en una aleación ideal para diversas industrias, como la aeroespacial, médica, marina y de procesamiento químico. Se puede utilizar para crear el siguiente contenido técnico:
- turbinas de aviones
- Partes del motor
- Componentes estructurales de aeronaves
- Sujetadores aeroespaciales
- Piezas de automóvil de alto rendimiento
- Aplicaciones marinas
- Equipo deportivo
Grado Ti 6AL-4V ELI (estándar chino TC4ELI, estándar americano Gr23)
El grado Ti 6AL-4V ELI o TC4ELI es una forma más pura de Ti 6Al-4V. Se puede convertir en bobinas, alambres trenzados, alambres eléctricos o alambres planos. Es la mejor opción para cualquier situación que requiera alta resistencia, peso ligero, buena resistencia a la corrosión y alta tenacidad. Tiene una excelente tolerancia al daño en comparación con otras aleaciones.
Estas ventajas hacen que el grado TC4ELI sea el mejor grado de titanio médico y dental. Debido a su biocompatibilidad, buena resistencia a la fatiga y bajo módulo, puede usarse para aplicaciones biomédicas, como componentes implantables. También es útil para procedimientos quirúrgicos detallados como:
- Pasadores y tornillos ortopédicos
- cables ortopédicos
- Ligaduras
- Implantes quirúrgicos
- aparatos de ortodoncia
- Reemplazos de articulaciones
- Vasos criogénicos
- Dispositivos de fijación ósea
Grado TA10 (estándar americano Gr12)
El grado de titanio TA10 está calificado como "excelente" por su soldabilidad de alta calidad. Es una aleación muy duradera que proporciona una inmensa resistencia a altas temperaturas. El titanio de grado TA10 tiene características similares al acero inoxidable de la serie 300.
Esta aleación se puede formar en caliente o en frío mediante moldeo por prensa, hidroconformado, estirado o martillado. Su capacidad para formarse de diversas formas lo hace útil en muchas aplicaciones. La alta resistencia a la corrosión de esta aleación también le otorga un valor invaluable para la fabricación de equipos que deben tener en cuenta la corrosión por grietas. El grado TA10 se puede utilizar en las siguientes industrias y aplicaciones:
- Carcasas e intercambiadores de calor.
- Aplicaciones hidrometalúrgicas
- Fabricación de productos químicos a alta temperatura.
- Componentes marinos y aeronáuticos
Ti5Al-2.5Sn
Ti 5Al-2.5Sn es una aleación no tratable térmicamente que ofrece buena soldabilidad y estabilidad. También tiene estabilidad a altas temperaturas, alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y buena resistencia a la fluencia. La fluencia se refiere al fenómeno de deformación plástica que se produce durante un largo período de tiempo a altas temperaturas. Ti 5Al-2.5Sn se utiliza principalmente en aplicaciones de aeronaves y estructuras de aviones, así como en aplicaciones de baja temperatura.
Finalmente, se adjunta una comparación entre los tipos antiguos y nuevos de titanio y sus composiciones químicas según los estándares nacionales y extranjeros.
| Estándar | Nota | Composición química, % | ||||||||
| Impurezas, sin exceder | ||||||||||
| Tú | Fe | W. | norte | h | oh | Otros elementos | ||||
| Soltero | Suma total | |||||||||
| GB/T3620.1-200X | TA1ELI | Se mantuvo | 0,10 | 0,03 | 0.012 | 0.008 | 0,10 | 0,05 | 0,20 | |
| ISO 5832/2-1999 | ELI nivel 1 | Se mantuvo | 0,10 | 0,03 | 0.012 | 0.0125 | 0,10 | – | – | |
| GB/T 3623-1998 | TA0ELI | Se mantuvo | 0,10 | 0,03 | 0,02 | 0.008 | 0,10 | 0,05 | 0,20 | |
| GB/T3620.1-200X | TA1 | Se mantuvo | 0,20 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,18 | 0,10 | 0,40 | |
| ISO 5832/2-1999 | Nivel 1 | Se mantuvo | 0,20 | 0,10 | 0,03 | 0.0125 | 0,18 | – | – | |
| Materiales de titanio ASTM B | 1er grado | Se mantuvo | 0,20 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,18 | 0.1 | 0,4 | |
| GB/T 3620.1-1994 | TA0 | Se mantuvo | 0,15 | 0,10 | 0,03 | 0,015 | 0,15 | 0.1 | 0,4 | |
| GB/T3620.1-200X | TA2 | Se mantuvo | 0:30 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,25 | 0,10 | 0,40 | |
| ISO 5832/2-1999 | Nivel 2 | Se mantuvo | 0:30 | 0,10 | 0,03 | 0.0125 | 0,25 | – | – | |
| Materiales de titanio ASTM B | Grado 2 | Se mantuvo | 0:30 | 0,08 | 0,03 | 0,015 | 0,25 | 0.1 | 0,4 | |
| GB/T 3620.1-1994 | TA1 | Se mantuvo | 0,25 | 0,10 | 0,03 | 0,015 | 0,20 | 0.1 | 0,4 | |
| GB/T3620.1-200X | TA3 | Se mantuvo | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,35 | 0,10 | 0,40 | |
| ISO 5832/2-1999 | Nivel 3 | Se mantuvo | 0:30 | 0,10 | 0,05 | 0.0125 | 0,35 | – | – | |
| Materiales de titanio ASTM B | 3ra serie | Se mantuvo | 0:30 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,35 | 0.1 | 04 | |
| GB/T 3620.1-1994 | TA2 | Se mantuvo | 0:30 | 0,10 | 0,05 | 0,015 | 0,25 | 0.1 | 0,4 | |
| GB/T3620.1-200X | TA4 | Se mantuvo | 0,50 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,40 | 0,10 | 0,40 | |
| ISO 5832/2-1999 | Nivel 4 | Se mantuvo | 0,50 | 0,10 | 0,05 | 0.0125 | 0,40 | – | – | |
| Materiales de titanio ASTM B | 4ta serie | Se mantuvo | 0,50 | 0,08 | 0,05 | 0,015 | 0,40 | 0.1 | 0,4 | |
| GB/T 3620.1-1994 | TA3 | Se mantuvo | 0,40 | 0,10 | 0,05 | 0,015 | 0:30 | 0.1 | 0,4 | |
3. Aplicaciones del titanio y aleaciones de titanio.
Aunque los materiales de titanio y aleaciones de titanio abundan, sus precios son muy elevados. Esto se debe a que el titanio tiene una baja actividad química a altas temperaturas, lo que hace que su tecnología de fundición y su entorno operativo sean bastante exigentes. Debe fundirse en condiciones de alta temperatura y vacío, alcanzando a menudo temperaturas superiores a 800°C.
Esto lo hace mucho más desafiante que la fundición de acero. Por lo tanto, cuando la gente menciona las aleaciones de titanio, las perciben como un material metálico de alta calidad, de baja producción y alto precio, por lo que rara vez se utilizan.
Actualmente, debido a las excelentes propiedades de las aleaciones de titanio (ser ligeras, de alta resistencia y resistentes al calor), el titanio y los materiales de aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en la fabricación de armas de última generación e importantes instrumentos nacionales, particularmente en la industria aeroespacial. A continuación se muestran algunos ejemplos de sus aplicaciones en la industria química:
1. Industria de producción de álcalis
La introducción de refrigeradores de titanio en la industria de producción de álcalis ha resuelto eficazmente el problema del cloro gaseoso de calidad inferior producido debido al irracional proceso de enfriamiento tradicional. También ha cambiado la cara de la industria cloro-álcalina, ya que los refrigeradores de aleación de titanio invertidos pueden tener una vida útil de hasta 20 años.
2. Industria de producción de sal
La tecnología de producción de sal más avanzada que se utiliza actualmente es la producción de sal al vacío. La salmuera concentrada a alta temperatura producida durante este proceso puede causar daños graves a las estructuras de acero al carbono y provocar fugas en los equipos.
La implementación de una estructura compuesta de titanio y acero en las cámaras de calentamiento y evaporación puede prevenir eficazmente las incrustaciones de sal, mejorar la calidad de la sal y reducir el impacto de la corrosión de la salmuera de alta concentración en las paredes del tubo durante el proceso de evaporación, extendiendo así el ciclo de mantenimiento.
industria aeroespacial
1. Industria de la aviación
Las aleaciones de titanio utilizadas en la aviación se dividen en aleaciones de titanio estructurales para aviones y aleaciones de titanio estructurales para motores. Las principales aplicaciones de las estructuras de aleación de titanio en aviones incluyen componentes de trenes de aterrizaje, estructuras, vigas, revestimientos de fuselaje y escudos térmicos. El avión ruso Il-76 utiliza una aleación de titanio BT22 de alta resistencia para fabricar componentes importantes como el tren de aterrizaje y las vigas de soporte.
La viga del tren de aterrizaje principal del Boeing 747 está fabricada en material Ti-6Al-4V, con una pieza forjada de 6,20 metros de largo y 0,95 metros de ancho, con un peso de hasta 1.545 kilogramos. La aleación de titanio Ti-62222S de alta resistencia y tenacidad se utiliza en partes cruciales del eje estabilizador horizontal del avión C-17.
En términos de motores de avión, las aleaciones de titanio se utilizan en discos, palas, tambores, rotores de compresores de alta presión y carcasas de compresores. El borde de ataque y la punta de las aspas del ventilador del motor Boeing 747-8GENX están protegidos por una carcasa de aleación de titanio, que sólo ha sido reemplazada tres veces en un período de servicio de 10 años.
2. Industria de naves espaciales
Las condiciones de trabajo de las naves espaciales son extremadamente duras. Además de la necesidad de un diseño técnico superior en los materiales, las excelentes características y funciones de los propios materiales también son cruciales, lo que hace que las aleaciones de titanio se destaquen entre muchos materiales.
En el campo de los equipos espaciales, durante el programa Apolo de los Estados Unidos en la década de 1960, la cabina para dos personas de la nave espacial, las vigas de las alas de la cabina cerrada y las nervaduras estaban hechas de Ti-5Al-2,5Sn, con revestimientos de titanio puro.
La empresa alemana MT Aerospace ha producido un tanque de almacenamiento de sistema de propulsión de aleación de alta resistencia Ti-15V-3Cr, que se utiliza en la gigantesca plataforma europea de satélites de comunicaciones Alpha.
Hay muchos ejemplos de la aplicación de aleaciones de titanio rusas en la ingeniería espacial, como el uso de una gran aleación de titanio BT23 forjada y forjada de 3,5 toneladas en el cohete de carga Energia. Además, las aleaciones de titanio también se utilizan en los tanques de combustible de los motores de cohetes de combustible líquido, en los tanques de almacenamiento de líquidos de baja temperatura y en los impulsores de bombas de hidrógeno líquido.
De manera similar, en el rápido desarrollo de la ingeniería espacial nacional, las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente. Desde el satélite Dongfang 1 en 1970 hasta la serie actual de naves espaciales Shenzhou y sondas lunares Chang'e, se han utilizado aleaciones de titanio.
Además, en la serie de vehículos de lanzamiento Larga Marcha se utilizó el cilindro de gas de aleación de titanio de baja temperatura TA7ELI desarrollado por China para su uso en un entorno de hidrógeno líquido. El Instituto de Tecnología de Harbin utilizó la aleación de titanio TC4 para fabricar las llantas de los vehículos lunares. Además, China también ha utilizado BT20 y otras aleaciones de titanio de alta resistencia para fabricar carcasas de motores y boquillas de misiles.
3. Aplicaciones marinas
El titanio y sus aleaciones se utilizan ampliamente en submarinos nucleares, sumergibles profundos, rompehielos atómicos, hidroalas, aerodeslizadores, dragaminas, así como en hélices, antenas de látigo, tuberías de agua de mar, condensadores, intercambiadores de calor, dispositivos acústicos y equipos de extinción de incendios. Por ejemplo, EE.UU.
El sumergible profundo “Sea Cliff” está equipado con una cabina de observación y una cabina de control de titanio, capaz de sumergirse a profundidades de hasta 6.100 m. Toho Titanium Company de Japón, en colaboración con Fujin Shipbuilding, construyó el “Mori Support Heaven II”, una lancha rápida de titanio que disfrutó de un período de altas ventas en Estados Unidos. El primer sumergible tripulado integrado y de diseño propio de China, “Jiaolong”, también emplea aleaciones de titanio y cubre el 99,8% de las regiones oceánicas del mundo.
4. Problemas actuales y perspectivas del titanio y sus aleaciones.
A pesar de los importantes avances en el desarrollo del titanio y sus aleaciones, persisten los desafíos. Estos desafíos se dividen principalmente en tres categorías:
1) Aspecto de producción
China es un actor importante en la industria del titanio, pero la cantidad de productos de alta calidad que produce es baja y hay escasez de productos de titanio con características especiales.
Además, China aún no tiene capacidad para producir en masa tiras de titanio y perfiles de titanio extruidos. Esta limitación dificulta el desarrollo y uso del titanio y sus aleaciones en el ámbito aeroespacial y marítimo. El objetivo de seguir aumentando el uso de titanio en los motores de aviación hasta alrededor del 50% sigue siendo un desafío considerable.
2) Aspecto de rendimiento
El titanio es altamente activo químicamente, lo que lo hace susceptible a la contaminación por otros elementos. Esto requiere un alto nivel de precisión en el procesamiento y fabricación de aleaciones de titanio.
Además, los productos de alto rendimiento resultantes requieren una evaluación exhaustiva de sus propiedades mecánicas, físicas, químicas y tecnológicas. La drástica disminución de la resistencia a la fluencia y la resistencia a la oxidación a altas temperaturas superiores a 600 °C son los dos principales obstáculos para la ampliación de la aplicación de las aleaciones de titanio existentes.
3) Aspecto del costo
Actualmente, se están realizando esfuerzos en todo el mundo para reducir los costos de aplicación de las aleaciones de titanio y se han logrado avances considerables.
Sin embargo, en términos de la situación actual de China, los niveles tecnológicos y de gestión del país aún no han alcanzado un estado ideal. Sus productos de aleación de titanio de producción nacional no tienen precios competitivos a escala internacional, lo que perjudica su uso más amplio.
Actualmente, los principales campos de aplicación de las aleaciones de titanio siguen siendo el sector industrial aeroespacial y militar. Sin embargo, las perspectivas para el desarrollo de nuevos campos de aplicación, como automóviles, trenes, trenes de alta velocidad e incluso sectores civiles cotidianos, siguen siendo amplias.
Además, la sustitución de elementos de aleación caros por otros más baratos, así como la reducción del coste de los componentes de aleación de titanio mediante medios tecnológicos, son temas importantes en futuras investigaciones sobre aleaciones de titanio. Una vez que las aplicaciones de vanguardia de las aleaciones de titanio alcancen una fabricación de bajo costo, encontrarán uso en diversos campos.
