Le leghe di titanio offrono numerosi vantaggi, tra cui leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla corrosione, eccellenti prestazioni a basse temperature ed elevata reattività chimica. Inoltre, possiedono una buona resistenza alla fatica, resistenza alle crepe, elevata resistenza al calore, biocompatibilità, buona conduttività termica e proprietà non magnetiche. Diverse combinazioni di leghe di titanio possono soddisfare vari requisiti applicativi, portando al loro uso diffuso nei settori aerospaziale, automobilistico, medico, chimico e di altro tipo.
Vantaggi prestazionali delle leghe di titanio:
Forza eccezionale
Le leghe di titanio hanno una densità di circa 4,5 g/cm3, che corrisponde solo al 60% dell'acciaio. Il titanio puro possiede una resistenza paragonabile all'acciaio ordinario, mentre alcune leghe di titanio ad alta resistenza superano la resistenza di molte lamiere di acciaio strutturale legato. Di conseguenza, le leghe di titanio presentano un'elevata resistenza specifica (rapporto resistenza/densità), che le rende ideali per parti leggere con elevata resistenza unitaria, rigidità e durata. Queste leghe trovano applicazioni in componenti di motori, scheletri, rivestimenti, elementi di fissaggio e carrelli di atterraggio.
Resistenza termica superiore
Le leghe di titanio possono resistere a temperature più elevate rispetto alle leghe di alluminio, mantenendo la loro resistenza anche a temperature elevate. Alcune leghe di titanio possono funzionare per periodi prolungati a temperature comprese tra 450-500 gradi , esibendo un'elevata resistenza specifica nell'intervallo di temperature di 150 gradi -500 gradi . Al contrario, le leghe di alluminio subiscono una significativa riduzione della resistenza specifica a 150 gradi. Con una temperatura operativa massima di 500 gradi, le leghe di titanio superano le leghe di alluminio, che hanno un limite inferiore a 200 gradi.
Eccellente resistenza alla corrosione
Quando si opera in atmosfere umide o ambienti con acqua di mare, le leghe di titanio mostrano una resistenza alla corrosione superiore rispetto all'acciaio inossidabile. Dimostrano una notevole resistenza alla corrosione per vaiolatura, alla corrosione acida e alla tensocorrosione. Le leghe di titanio mostrano inoltre un'ottima resistenza agli alcali, ai cloruri, alle sostanze organiche clorurate, all'acido nitrico e all'acido solforico. Tuttavia, hanno una resistenza limitata agli agenti riducenti, all'ossigeno e ai sali di cromo.
Prestazioni impressionanti a basse temperature
Le leghe di titanio mantengono le caratteristiche meccaniche a temperature estremamente basse e ultra basse. Alcune leghe di titanio, come TA7, mostrano buone prestazioni alle basse temperature e mantengono un certo livello di plasticità a -253 gradi. Pertanto, le leghe di titanio sono materiali strutturali cruciali per applicazioni in ambienti a bassa temperatura.
Elevata reattività chimica
Il titanio possiede un'attività chimica significativa, subendo facilmente reazioni chimiche con elementi come ossigeno, azoto, idrogeno, monossido di carbonio, anidride carbonica, vapore acqueo e gas di ammoniaca. Ad esempio, le leghe di titanio con un contenuto di carbonio superiore al {{0}},2% formano carburo di titanio duro (TiC). A temperature più elevate, il titanio reagisce con l'azoto per formare uno strato superficiale duro di nitruro di titanio (TiN). Il titanio assorbe l'ossigeno a temperature superiori a 600 gradi, formando uno strato indurente con elevata durezza. L'aumento del contenuto di idrogeno porta alla formazione di uno strato infragilente. I gas assorbiti possono creare uno strato superficiale duro e fragile con una profondità di 0,1-0,15 mm, con conseguente aumento di attrito, adesione e usura sulle superfici a contatto.
Bassa conduttività termica e modulo elastico
Le leghe di titanio presentano una conduttività termica inferiore rispetto a nichel, ferro e alluminio. La conduttività termica dei prodotti in lega di titanio è circa 1/4 del nichel, 1/5 del ferro e 1/14 dell'alluminio. Inoltre, la conduttività termica di varie leghe di titanio è inferiore di circa il 50% rispetto a quella del titanio puro. Il modulo elastico delle leghe di titanio è circa la metà di quello dell'acciaio, con conseguente minore rigidità. Di conseguenza, le leghe di titanio sono suscettibili alla deformazione e non sono adatte alla produzione di barre sottili o parti a pareti sottili. Durante i processi di taglio, le leghe di titanio presentano un volume di rimbalzo superficiale maggiore rispetto all'acciaio inossidabile, con conseguente aumento di attrito, adesione e usura sulla superficie dell'utensile.
