Titanio y sus aleaciones

Titanio y sus aleaciones.
El titanio es el elemento químico número 22 de la tabla periódica, de símbolo Ti. Es un metal de transición de color gris plata, liviano, con una densidad de 4,51 g/cm3 (43% menos que el acero 7,85 g/cm3 y solo un 67% más que el aluminio 2,7 g/cm3). Es el cuarto metal estructural más abundante en la corteza terrestre, y el noveno elemento más común. El titanio poseecoeficientes de expansión lineal y de conductividad térmica inferiores a los del aluminio y a los del acero aleado, tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que el acero, lo cual limita su uso industrial.
Punto de fusión de 1668 °C (1941 K)
Punto de ebullición 3287 °C (3560 K)
Masa atómica de 47,867 u.
Conductividad eléctrica 2,38 × 106 S/mConductividad térmica 21,9 W/(K·m)
Módulo elástico 100-120 GPa
Coeficiente de Poisson 0,33
Resistencia mecánica 234 MPa
Límite elástico 138 MPa
Elongación 54%
Coeficiente de expansión térmica 8-10·10-6K-1
Es paramagnético (presenta ligera susceptibilidad al campo magnético).
Es refractario.
Poca conductividad térmica y eléctrica
Es maleable, permite la producción de láminas muydelgadas.
Dúctil, permite la fabricación de alambre delgado.
Duro. Escala de Mohs 6.
Muy resistente a la tracción.
Gran tenacidad.
Material soldable.
Mantiene una alta memoria de su forma.
Presenta dimorfismo, a temperatura ambiente tiene estructura hexagonal compacta (hcp) llamada fase alfa (α). Por encima de 882 °C presenta estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc) se conoce comofase beta (β).En equilibrio, la estructura β es inestable a temperaturas menores a 882 ºC, descomponiéndose de nuevo a fase α, al enfriar el titanio 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.
A temperaturas elevadas puedereaccionar fácilmente con el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno, el boro y otros no metales.
La resistencia a la corrosión que presenta es debida al fenómeno de pasivación que sufre (se forma un óxido que lo recubre). Esta característica la comparte con el aluminio, no obstante la protección que proporciona la película protectora del titanio es muy superior. Es resistente a temperatura ambiente alácido sulfúrico (H2SO4) diluido y al ácido clorhídrico (HCl) diluido, así como a otros ácidos orgánicos, también es resistente a las bases, incluso en caliente. Sin embargo se puede disolver en ácidos en caliente. Asimismo, se disuelve bien en ácido fluorhídrico (HF), o con fluoruros en ácidos.
No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en las rocas ígneas, en la escoria de ciertosminerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas.
Historia
El titanio recibe el nombre de títanos, del griego antiguo tierra blanca (su óxido es de los blancos más puros), no de los titanes como popularmente se cree. Fue descubierto en 1791 por William Gregor, al analizar un material que había encontrado. En 1795, el químico Martín Kalprotz, descubridor del uranio, le dio el nombre detitanio. Su primer contacto con el titanio fue en sus investigaciones del mineral de rutilo (TiO2), en ese mismo año. Posteriormente descubrió que también se halla en la ilmenita (FeO•TiO2). Los intentos de obtenerlo en forma pura fueron infructuosos hasta el año 1910, en el que Matthew A. Hunter logró obtenerlo con una pureza del 99.9% después de calentar tetracloruro de titanio (TiCl4) con sodioa 700-800°C. Luego, en el año 1946, William Justin Kroll desarrolló un método, reduciendo el TiCl4 con magnesio (método Kroll), para obtener titanio metálico puro, que es el método que se aplica a escala industrial actualmente. En este proceso el metal se debe mantener en una atmósfera de gas inerte, como argón o helio, para impedir la reacción con otros elementos. Desde el año 2007 existen...