Ligas de Titânio: Conheça as aplicações

Publicado por Materiais Júnior em maio 12, 2020maio 12, 2020

O titânio e suas ligas são materiais de engenharias novos em comparação à outras ligas metálicas, mas apresentam combinações de propriedades extraordinárias. O metal puro tem baixa densidade dentro da classe dos metais, ponto de fusão elevado (1668 ºC), módulo de Young (E) de 107 GPa. Sem outros elementos de liga, é utilizado em protetores de motores a jato, carcaças e fuselagens de aviões e equipamentos resistentes à corrosão na indústria naval e petroquímica. Já suas ligas tem grande resistência (Limite de Resistência à Tração podem chegar a 1400 MPa), sendo dúcteis e fáceis de serem usinadas e forjadas.

Em temperatura ambiente, o titânio puro se encontra na fase alfa, se transformando em fase beta a partir de 883 ºC. Elementos como vanádio, molibdênio e nióbio reduzem a temperatura de transformação de alfa em beta (elementos estabilizadores da fase beta), por isso, serão muito importantes na composição de ligas de titânio, que apresentam quatro classificações.

Tipos de Liga de Titânio

Ligas Alfa

As ligas de titânio α são frequentemente ligadas com alumínio e estanho, e são usadas em aplicações a altas temperaturas por terem boas características frente à fluência (deformação plástica sob tensão constante em função do tempo). Não são sujeitas a tratamentos térmicos uma vez que a fase α é estável, sendo frequentemente utilizadas no estado recozido ou recristalizado. Resistência e tenacidade são satisfatórias, porém a capacidade de forjamento é inferior à outras ligas de titânio.

Um exemplo de liga α é a Ti-5Al-2,5Sn, utilizada em carcaças e anéis de motores de turbina a gás, além de equipamentos para processamento químico, com um LRT de 826 MPa.

Ligas Beta

Ligas de titânio β apresentam vanádio e molibdênio, possibilitando que a fase β seja retida à temperatura ambiente com taxas de resfriamento rápidas. Suas principais características são: boa forjabilidade e tenacidade à fratura elevada. A liga Ti-10V-2Fe-3Al apresenta LRT de 1223 MPa, sendo utilizada em aplicações que exigem uniformidade das propriedades de tração na superfície e no centro do material, como componentes de alta resistência das fuselagens de aviões.

Ligas Alfa + Beta

Esse tipo de liga de titânio é bastante conformável, além de poder ter sua resistência melhorada por tratamentos térmicos. Contém elementos estabilizadores para ambas as fases, permitindo diversas microestruturas.

Além de terem aplicações na indústria aeronáutica, são utilizadas para implantes e próteses de alta resistência, como a liga Ti-6Al-4V.

Exemplos de próteses de titânio para as pernas

Ligas Quase alfa

Apresentam as duas fases, porém somente uma pequena proporção de β, por contarem com uma baixa concentração de estabilizadores β. Suas propriedades são semelhantes às ligas α, só que há maior diversidade de microestruturas. São usadas em peças forjadas para componentes de motores a jato, sendo um exemplo a liga Ti-8Al-1Mo-1V.

O titânio também é aplicado nas superligas ferro-níquel e níquel , que são empregadas em turbinas de aviões e reatores nucleares. Exemplos dessa classe de ligas que apresentam o proporções consideráveis de titânio são a A-286, Incoloy 925 e Waspaloy.

Limitações das ligas de tiânio

O titânio tem alta reatividade química com outros materiais em temperaturas elevadas, exigindo o desenvolvimento de técnicas não convencionais de refino, fusão e fundição; consequentemente, elevando o preço das ligas. Em contrapartida, a resistência à corrosão em temperaturas normais é excepcionalmente alta, tornando as ligas virtualmente imunes ao ar, ambientes marinhos e diversos ambientes industriais.

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