Titanio – Propiedades – Precio – Aplicaciones – Producción

Sobre el Titanio

El titanio es un metal de transición brillante con un color plateado, baja densidad y alta resistencia. El titanio es resistente a la corrosión en agua de mar, agua regia y cloro. El titanio se puede utilizar en condensadores de superficie. Estos condensadores utilizan tubos que suelen estar hechos de acero inoxidable, aleaciones de cobre o titanio, según varios criterios de selección (como la conductividad térmica o la resistencia a la corrosión). Los tubos de condensador de titanio suelen ser la mejor opción técnica, sin embargo, el titanio es un material muy caro y el uso de tubos de condensador de titanio está asociado con costos iniciales muy altos.

Resumen

Elemento	Titanio
Número atómico	22
Categoría de elemento	Metal de transición
Fase en STP	Sólido
Densidad	4,507 g / cm3
Resistencia a la tracción	434 MPa, 293 MPa (puro)
Límite de elastacidad	380 MPa
Módulo de Young	116 GPa
Escala de Mohs	6
Dureza Brinell	700 – 2700 MPa
Dureza Vickers	800 – 3400 MPa
Punto de fusion	1668 ° C
Punto de ebullición	3287 ° C
Conductividad térmica	21,9 W / mK
Coeficiente de expansión térmica	8,6 µm / mK
Calor especifico	0,52 J / g K
Calor de fusión	15,45 kJ / mol
Calor de vaporización	421 kJ / mol
Resistividad eléctrica [medidor de nanoOhmios]	420
Susceptibilidad magnética	+ 153e-6 cm ^ 3 / mol

 

Producción y precio del Titanio

Los precios de las materias primas cambian a diario. Están impulsados ​​principalmente por la oferta, la demanda y los precios de la energía. En 2019, los precios del titanio puro rondaron los 61 $ / kg.

El metal se extrae de sus principales minerales mediante los procesos Kroll y Hunter. El proceso de Kroll implicó la reducción de tetracloruro de titanio (TiCl4), primero con sodio y calcio, y luego con magnesio, bajo una atmósfera de gas inerte. El titanio puro es más resistente que los aceros comunes con bajo contenido de carbono, pero un 45% más ligero. También es dos veces más fuerte que las aleaciones de aluminio débiles, pero solo un 60% más pesado.

Fuente: www.luciteria.com

Propiedades mecánicas del Titanio

Resistencia del Titanio

En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original. La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas.

Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica).

Ver también: Resistencia de los materiales

Máxima resistencia a la tracción del Titanio

La resistencia máxima a la tracción del titanio es 434 MPa, 293 MPa (pura).

Límite de elastacidad del Titanio

El límite elástico del titanio  es de 380 MPa.

Módulo de Young del Titanio

El módulo de Young del titanio es 116 GPa.

Dureza del Titanio

En la ciencia de los materiales, la  dureza  es la capacidad de resistir  la hendidura de la superficie  ( deformación plástica localizada ) y el  rayado . La prueba de dureza Brinell  es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro   bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.

La dureza Brinell del titanio es aproximadamente de 700 a 2700 MPa.

El método de prueba de dureza Vickers fue desarrollado por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de materiales. El  método de prueba de dureza Vickers también se puede utilizar como método de prueba de microdureza , que se utiliza principalmente para piezas pequeñas, secciones delgadas o trabajos de profundidad de caja.

La dureza Vickers del titanio es de aproximadamente 800 – 3400 MPa.

La dureza al rayado es la medida de la resistencia de una muestra a la deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. La escala más común para esta prueba cualitativa es la escala de Mohs , que se utiliza en mineralogía. La escala de Mohs de dureza mineral se basa en la capacidad de una muestra natural de mineral para rayar visiblemente otro mineral.

El titanio tiene una dureza de aproximadamente 6.

Ver también: dureza de materiales

Titanio – Estructura de cristal

Una posible estructura cristalina del  titanio  es  una estructura compacta hexagonal  .

En los metales, y en muchos otros sólidos, los átomos están dispuestos en matrices regulares llamadas cristales. Una red de cristal es un patrón repetitivo de puntos matemáticos que se extiende por todo el espacio. Las fuerzas de los enlaces químicos provocan esta repetición. Es este patrón repetido el que controla propiedades como resistencia, ductilidad, densidad, conductividad (propiedad de conducir o transmitir calor, electricidad, etc.) y forma. Hay 14 tipos generales de patrones conocidos como celosías de Bravais.

Ver también: Estructura cristalina de materiales

Estructura cristalina de Titanio

Propiedades térmicas del Titanio

Titanio: punto de fusión y punto de ebullición

Punto de fusión es de titanio  1668 ° C .

Punto de titanio de ebullición es  3287 ° C .

Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.

Titanio – Conductividad térmica

La conductividad térmica del  titanio  es  21,9  W / (m · K).

Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada  conductividad térmica , k (o λ), medida en  W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por  conducción . Tenga en cuenta que  la ley de Fourier se  aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.

Coeficiente de expansión térmica del Titanio

El coeficiente de expansión térmica lineal del  titanio  es de  8,6  µm / (m · K)

La expansión térmica  es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccional de longitud o volumen por cambio de temperatura unitario.

Titanio: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización

El calor específico de titanio es 0,52 J / g K .

La capacidad calorífica  es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C  tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno como una propiedad intensiva, la  capacidad calorífica  se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.

El calor latente de fusión del titanio es 15,45 kJ / mol .

El calor latente de vaporización del titanio es 421 kJ / mol .

El calor latente es la cantidad de calor que se agrega o se elimina de una sustancia para producir un cambio de fase. Esta energía rompe las fuerzas de atracción intermoleculares y también debe proporcionar la energía necesaria para expandir el gas (el  trabajo pΔV ). Cuando se agrega calor latente, no se produce ningún cambio de temperatura. La entalpía de vaporización es función de la presión a la que tiene lugar esa transformación.

Titanio – Resistividad eléctrica – Susceptibilidad magnética

La propiedad eléctrica se refiere a la respuesta de un material a un campo eléctrico aplicado. Una de las principales características de los materiales es su capacidad (o falta de capacidad) para conducir corriente eléctrica. De hecho, los materiales se clasifican según esta propiedad, es decir, se dividen en conductores, semiconductores y no conductores.

Ver también:  Propiedades eléctricas

La propiedad magnética se  refiere a la respuesta de un material a un  campo magnético aplicado . Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material son una consecuencia de las interacciones entre un  campo magnético externo  y los  momentos dipolares magnéticos  de los átomos constituyentes  . Diferentes  materiales reaccionan  a la aplicación de un campo magnético  de manera diferente .

Ver también:  Propiedades magnéticas

Resistividad eléctrica del Titanio

La resistividad eléctrica del titanio es  420 nΩ⋅m .

La conductividad eléctrica  y su inversa,  la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el titanio conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.

Susceptibilidad magnética del Titanio

La susceptibilidad magnética del titanio es  + 153e-6 cm ^ 3 / mol .

En electromagnetismo, la  susceptibilidad magnética  es la medida de la magnetización de una sustancia. La susceptibilidad magnética  es un factor de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización del titanio en respuesta a un campo magnético aplicado.