Due eccellenti proprietà del titanio e delle leghe di titanio

Il titanio e le leghe di titanio hanno due eccellenti proprietà: elevata resistenza specifica ed eccellente resistenza alla corrosione, motivo per cui le leghe di titanio sono preferite nell'industria aerospaziale, chimica, ingegneria medica e industria del tempo libero.

Resistenza specifica e prestazioni ad alta temperatura:

I metalli variano ampiamente in densità. Il litio ha la densità più bassa a 0,5 g/cm-3, mentre l'osmio e l'iridio hanno la densità più alta a 22,5 g/cm-3. La densità di 5 g/cm-3 è il punto di divisione tra metalli leggeri e metalli pesanti, quindi il titanio con una densità di 4,51 g/cm-3 è il metallo leggero più pesante. Sebbene il titanio sia due volte più denso dell'alluminio (un tipico metallo leggero), è solo circa la metà della densità del ferro o del nichel (Fig. 1.1).

Solo al di sotto dei 300 gradi, la resistenza specifica della plastica rinforzata con fibra di carbonio è superiore a quella delle leghe di titanio (Figura 1.2). A temperature più elevate, la resistenza specifica delle leghe di titanio è particolarmente eccellente. Tuttavia, la temperatura massima di servizio del titanio è limitata dalle sue proprietà ossidanti. Poiché i composti di titanio-alluminio possono in parte superare questa lacuna, sono diventati il ​​fulcro dello sviluppo delle leghe. Le tradizionali leghe di titanio per alte temperature possono essere utilizzate solo a temperature leggermente superiori a 500 gradi, mentre le leghe a base di titanio-alluminio sono direttamente paragonabili agli acciai per alte temperature ben sviluppati e alle superleghe a base di nichel (Figura 1.2).

Resistenza alla corrosione:

Il titanio e le leghe di titanio hanno una buona resistenza alla corrosione. Oltre ad alcuni esempi riassunti nella tabella sottostante, è molto importante mantenere l'integrità del film di ossido di titanio sulla superficie del titanio e non danneggiarlo per garantirne la buona resistenza alla corrosione; una volta che il film di ossido è danneggiato, almeno c'è la possibilità di ottenere una riparazione. Pertanto, il titanio e le leghe di titanio hanno una resistenza alla corrosione a lungo termine in atmosfere ossidanti e la presenza di una piccola quantità di ossigeno e acqua è sufficiente per formare un film di ossido protettivo.

La resistenza alla corrosione del titanio può essere migliorata aggiungendo metalli inerti (spesso palladio e rutenio), nichel e molibdeno o utilizzando inibitori di corrosione nella macchina. Ampi database sulla corrosione forniscono informazioni sulla corrosione di leghe specifiche in diversi mezzi.

Il titanio deve avere un'eccellente resistenza alla corrosione nelle applicazioni costiere/offshore. Per ragioni di meccanica, tecnologia e corrosione, le piattaforme offshore di nuova generazione hanno migliaia di metri di condotte di trasmissione e alimentazione in lega di titanio.