El paper del metall

Titani(Ti) és un metall de transició del grup 4 (el subgrup de titani) del període 4 de la taula periòdica, amb el símbol Ti, nombre atòmic 22 i massa atòmica relativa 47,867. El titani és un metall dur, brillant i platejat-que existeix en una fase hexagonal i una fase cúbica. Té una densitat relativa de 4,506, un punt de fusió de 1.668 graus i un punt d'ebullició de 3.287 graus. La seva resistivitat és de 42 × 10⁻⁸ Ω·m (a 20 graus). A la natura, es presenta principalment com a rutil, perovskita i ilmenita. El titani d'esponja es produeix reduint el tetraclorur de titani amb magnesi a altes temperatures, i després s'obtenen lingots de titani fondant l'esponja mitjançant el mètode d'arc elèctric.

El titani té propietats excepcionals, que han portat al seu ús generalitzat. Les seves principals aplicacions inclouen: aeroespacial, construcció naval, indústries química i petroquímica, transport, defensa, marina, generació d'energia, construcció, metal·lúrgia, dispositius mèdics, equipament esportiu, béns de consum i indústria lleugera.

El titani pur rarament s'utilitza en aplicacions pràctiques a causa de la seva baixa resistència, cosa que el fa inadequat com a material estructural. Per tant, els aliatges de titani s'utilitzen principalment en aplicacions pràctiques. El titani líquid pot dissoldre gairebé tots els metalls, de manera que pot formar aliatges amb una gran varietat de metalls; L'alumini és l'element d'aliatge principal en els aliatges de titani. La presència d'impureses en el titani té un impacte significatiu en les seves propietats mecàniques; en particular, les impureses intersticials (oxigen, nitrogen i carboni) poden augmentar molt la força del titani alhora que redueixen significativament la seva ductilitat. Les excel·lents propietats mecàniques dels aliatges de titani com a materials estructurals s'aconsegueixen mitjançant un estricte control dels nivells d'impureses adequats o l'addició d'elements d'aliatge.

Els aliatges de titani es poden classificar segons l'aplicació en aliatges-resistents a la calor, aliatges-d'alta resistència, aliatges-resistents a la corrosió (com ara aliatges de{-molibdè i titani-pal·ladi), aliatges de{-baixa temperatura i aliatges especials{{6}{6}{7} d'emmagatzematge de titani{7} materials i aliatges de titani-níquel).

El procés de fosa dels aliatges de titani és similar al del titani, excepte que l'addició de diferents elements d'aliatge al titani fos es controla acuradament. Actualment, països occidentals com els Estats Units i el Japó estan emprant noves tecnologies de fosa d'aliatges de titani, com ara forns de sol fred de feix d'electrons i forns de sol fred de plasma. Els forns de llar freda de feix d'electrons s'han aplicat amb èxit a la fosa de titani pur i aliatges GR5, mentre que la tecnologia de feix de plasma és el mètode més eficaç per a la fusió d'aliatges de titani amb composicions complexes. Rússia ha desenvolupat una tecnologia de fosa semblant al forn de llar freda, conegut com a "crosta{5}6}desconsumable{5}6}electrònica{5}6}7} fosa". A més, la tecnologia de fusió en gresol-fred ha experimentat avenços significatius en els darrers anys. Quan es combina amb el procés de fosa centrífuga per a la fosa de precisió de peces de fosa de titani, actualment s'està fabricant un forn de fusió de gresol en fred-de segona generació-. Aquest forn augmentarà considerablement la capacitat de fusió, escurçarà el temps de fusió, permetrà una fusió totalment suspesa i eliminarà la formació d'escorça metàl·lica.

Un altre factor clau que limita l'ús generalitzat dels aliatges de titani és que la seva baixa conductivitat tèrmica, alta duresa, baix mòdul d'elasticitat i reactivitat química a altes temperatures els dificulten de mecanitzar, forjar i soldar. Els reptes tècnics associats amb els aliatges de níquel i titani-i els elevats costos resultants-dificulten l'ús a gran escala; tanmateix, la seva gamma d'excel·lents propietats és simplement massa atractiva per millorar el rendiment de les armes i l'equip militar.

L'augment de l'ús d'aliatges de titani en el sector aeroespacial es deu no només a les seves excel·lents propietats inherents sinó, el que és més important, als ràpids avenços en les tecnologies de conformació de precisió. L'aparició de la tecnologia de fosa de precisió per a components d'aliatge de titani grans, monolítics i complexos ha obert noves vies per ampliar l'ús d'aliatges de titani en fuselatges i motors d'avions. El F-22 utilitza àmpliament components-d'aliatge de titani fos de precisió (54 en total) a la carcassa de l'actuador del timó de cua vertical i altres àrees crítiques de càrrega, que representen aproximadament el 7,1% del pes estructural total.

Titanium metal Titanium Sheet factory