Sobre o Titânio
O titânio é um metal de transição brilhante com cor prateada, baixa densidade e alta resistência. O titânio é resistente à corrosão na água do mar, água régia e cloro. O titânio pode ser usado em condensadores de superfície. Esses condensadores usam tubos que geralmente são feitos de aço inoxidável, ligas de cobre ou titânio, dependendo de vários critérios de seleção (como condutividade térmica ou resistência à corrosão). Os tubos condensadores de titânio são geralmente a melhor escolha técnica, porém o titânio é um material muito caro e o uso de tubos condensadores de titânio está associado a custos iniciais muito altos.
Resumo
| Elemento | Titânio |
| Número atômico | 22 |
| Categoria do elemento | Metal de transição |
| Fase em STP | Sólido |
| Densidade | 4,507 g/cm3 |
| Resistência à tração | 434 MPa, 293 MPa (puro) |
| Força de rendimento | 380 MPa |
| Módulo de elasticidade de Young | 116 GPa |
| Escala de Mohs | 6 |
| Dureza Brinell | 700 – 2700 MPa |
| Dureza Vickers | 800 – 3400 MPa |
| Ponto de fusão | 1668 °C |
| Ponto de ebulição | 3287 °C |
| Condutividade térmica | 21,9 W/mK |
| Coeficiente de Expansão Térmica | 8,6 µm/mK |
| Calor específico | 0,52 J/gK |
| Calor de fusão | 15,45 kJ/mol |
| Calor da vaporização | 421 kJ/mol |
| Resistividade elétrica [nanoOhm meter] | 420 |
| Suscetibilidade Magnética | +153e-6 cm3/mol |
Aplicações de Titânio
As duas propriedades mais úteis do metal são a resistência à corrosão e a relação resistência-densidade, a mais alta de qualquer elemento metálico. A resistência à corrosão das ligas de titânio em temperaturas normais é excepcionalmente alta. Essas propriedades determinam a aplicação do titânio e suas ligas. A primeira aplicação de produção de titânio foi em 1952, para as naceles e firewalls do avião Douglas DC-7. Alta resistência específica, boa resistência à fadiga e vida útil à fluência e boa tenacidade à fratura são características que tornam o titânio um metal preferido para aplicações aeroespaciais. As aplicações aeroespaciais, incluindo o uso em componentes estruturais (fuselagem) e motores a jato, ainda representam a maior parte do uso de ligas de titânio. Na aeronave supersônica SR-71, o titânio foi usado em 85% da estrutura. Devido à inércia muito alta,
Produção e preço do Titânio
Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do titânio puro estavam em torno de 61 $/kg.
O metal é extraído de seus principais minérios pelos processos Kroll e Hunter. O processo da Kroll envolveu a redução do tetracloreto de titânio (TiCl4), primeiro com sódio e cálcio, e depois com magnésio, sob atmosfera de gás inerte. O titânio puro é mais forte que os aços comuns de baixo carbono, mas 45% mais leve. Também é duas vezes mais forte que as ligas de alumínio fracas, mas apenas 60% mais pesada.
Fonte: www.luciteria.com
Propriedades Mecânicas do Titânio
Força do Titânio
Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.
Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.
Veja também: Resistência dos Materiais
Resistência à tração final do Titânio
A resistência à tração final do Titânio é de 434 MPa, 293 MPa (puro).
Força de rendimento de Titânio
O limite de escoamento do Titânio é de 380 MPa.
Módulo de Elasticidade do Titânio
O módulo de elasticidade de Young do Titânio é 116 GPa.
Dureza do Titânio
Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.
A dureza Brinell do titânio é de aproximadamente 700 – 2700 MPa.
O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.
A dureza Vickers do Titânio é de aproximadamente 800 – 3400 MPa.
A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.
O Titânio tem uma dureza de aproximadamente 6.
Veja também: Dureza dos Materiais
Titânio – Estrutura Cristalina
Uma possível estrutura cristalina do Titânio é a estrutura compacta hexagonal.
Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.
Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais
Estrutura Cristalina de Titânio
Força dos Elementos
Elasticidade dos Elementos
Dureza dos Elementos
Propriedades Térmicas do Titânio
Titânio – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição
O ponto de fusão do Titânio é 1668 °C.
O ponto de ebulição do Titânio é 3287 °C.
Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.
Titânio – Condutividade Térmica
A condutividade térmica do Titânio é 21,9 W/(m·K).
As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.
Coeficiente de Expansão Térmica de Titânio
O coeficiente de expansão térmica linear de Titânio é de 8,6 µm/(m·K).
A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.
Titânio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização
O calor específico do Titânio é 0,52 J/gK.
A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.
O calor latente de fusão do Titânio é 15,45 kJ/mol.
O calor latente de vaporização do Titânio é 421 kJ/mol.
Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.
Ponto de fusão dos elementos
Condutividade Térmica dos Elementos
Expansão Térmica dos Elementos
Capacidade de Calor dos Elementos
Calor de Fusão de Elementos
Calor de Vaporização dos Elementos
Titânio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética
A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.
Veja também: Propriedades Elétricas
A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.
Veja também: Propriedades Magnéticas
Resistividade Elétrica do Titânio
A resistividade elétrica do Titânio é 420 nΩ⋅m.
A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o titânio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.
Suscetibilidade Magnética do Titânio
A suscetibilidade magnética do Titânio é +153e-6 cm3/mol.
No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Titânio em resposta a um campo magnético aplicado.
Resistividade Elétrica dos Elementos
Suscetibilidade Magnética dos Elementos
Outras propriedades do Titânio
