Mecanica

El titanio es el cuarto elemento más abundante de la corteza terrestre con un 0,63% en peso. Desde un primer momento, ha sido clasificado como metal ligero, a pesar de que su densidad de 4,51 g/cm3 es casi el doble de la del aluminio. Se caracteriza por poseer dos formas alotrópicas diferentes:
* Fase α: hasta 895ºC, con una estructura hexagonal compacta (HCP).
* Fase β: por encima de895ºC, con una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
Debido a su acusada afinidad por el oxígeno, el titanio se cubre de una finísima película de óxido a temperatura ambiente. Gracias a esta delgada película es resistente a la corrosión, tanto en ambientes salinos como en contacto con disoluciones ácidas. Esta característica la comparte con el aluminio, si bien la protección queproporciona la película protectora del titanio es muy superior.
En la siguiente tabla se muestra un resumen de sus propiedades físicas:
Propiedades físicas |
Densidad | 4510kg/m3 |
Punto de fusión | 1668ºC |
Módulo elástico | 100-120GPa |
Coeficiente de Poisson | 0,33 |
Resistencia mecánica | 234MPa |
Límite elástico | 138MPa |
Elongación | 54% |
Coeficiente de expansióntérmica | 8-10·10-6K-1 |
El titanio es el único metal ligero que presenta polimorfismo, ya que en estado puro su estructura hexagonal compacta (fase α) presenta una transformación alotrópica a 882ºC, pasando a una microestructura cúbica centrada en el cuerpo (fase β). En equilibrio, la estructura β es inestable a temperaturas menores a 882ºC, descomponiéndose de nuevo a fase α, al enfriar eltitanio por debajo de la temperatura de transición. Esta transformación ofrece la posibilidad de obtener aleaciones con microestructura de tipo α, β o α/β dependiendo de los elementos aleantes que estabilizan una u otra fase. En la tabla siguiente se muestra la influencia de los diferentes elementos de aleación en las propiedades del material mientras que en la figura se puede ver el efecto de estoselementos de aleación sobre el diagrama de equilibrio del titanio.
Elementos -estabilizadores | Elementos neutros | Elementos -estabilizadores |
| | -isomorfos | -eutectoides |
Al, Ga, O, C | Zr, Sn, Si | Mo, W, V, Ta, Nb | Cu, Mn, Cr, Fe, Co, Ni, H |
Tipo de aleación |
 | + |  |
| Casi  | Casi  | |
Mejor: Densidad Respuesta al tratamiento térmico Resistencia ala tracción Conformabilidad Mejor Comportamiento a la fluencia Resistencia a la corrosión Soldabilidad |

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura: Efecto de los elementos de aleación sobre el diagrama de equilibrio del titanio 
Las propiedades mecánicas del titanio dependen de su pureza. El titanio puro es muy dúctil y su resistencia a la tracción esrelativamente baja. Se puede elevar su resistencia, a expensas de disminuir su plasticidad, disolviendo otros elementos en la red del titanio. El oxígeno y el nitrógeno, cuando están disueltos en el titanio, proporcionan una mayor resistencia, lo que no ocurre cuando se hallan en forma de óxidos. El orden de magnitud de la solubilidad intersticial de estos elementos en el titanio es mayor que en otrosmetales, lo que hace que la influencia de estos elementos en las propiedades mecánicas sea notable. Por esto se definen varios grados de titanio comercialmente puro en función del contenido de estos elementos (oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y carbono) que controlan su resistencia y fragilidad, y el hierro, que controla su resistencia a la corrosión.
Aproximadamente el 95% del titanio se consumecomo dióxido de titanio (TiO2), conocido como titanio blanco. Es un pigmento blanco y brillante que se utiliza en pinturas, lacas, plásticos, papel, etc. Debido a su resistencia y baja densidad y a que puede aguantar temperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se emplean en la industria aeronáutica para fabricar componentes del tren de aterrizaje, las puertas anti-incendios, los...