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ALEACIONES DE TITANIO ALFA

“Martín Blanco Calviño”

El titanio, metal de transición fue descubierto en Inglaterra por por el sacerdote y mineralogista inglés William Gregor en 1791, mientras estudiaba unas arenas negras procedentes de la zona de Cornualles. Poco después, en 1795, el químico austríaco Martín Kalprotz, fue quien le dio el nombre de titanio conocido por su nombre en latín Titanium. Este elemento es abundante en la naturaleza, el noveno, presente en todas las rocas ígneas, así como en muchos minerales, principalmente en los que contienen hierro y en todos los organismos vegetales y animales. Los minerales más importantes de donde se extrae titanio son el rutilo (TiO2) y la ilmenita (FeTiO3). Se encuentra en los yacimientos de zafiro. Os principales países productores de ilmenita son: Australia, Canada, Noruega, Sudàfrica, India, EEUU, Rusia, China, Malasia y Brazil, los principales productores de rutilo son: Australia, Sierra Leona, Sudàfrica, EEUU y India. Por su parte el titanio debe ser sometido previamente a un proceso metalúrgico de refinado, para prevenir su eventual reacción con sustancias gaseosas, tales como el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno muy presentes en la atmósfera terrestre (por ello su refinado debe realizar en una atmósfera controlada).

En 1946 William Justin Kroll desarrolló un método para producir comercialmente el titanio, por medio de la reducción del TiCl4 con magnesio, llamado Método de Kroll.

Pasos:

1 - Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800°C, en presencia de carbón, mediante la reacción:

TiO2 + Cl2 + C → TiCl4 + CO2

2 - Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.

3 - Se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:

TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2

4 - El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviación con ácido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolítica mente.

5 - Se compacta la esponja resultante. Si se reduce el TiCl4 mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación.

6 - Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte.

A partir del año 1946 es que se empieza a usar el titanio fuera del laboratorio y en la década del 60 y 70 juega un papel muy importante en la guerra fría.

El titanio proporciona excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia y muy buenas propiedades a temperaturas elevadas, resistencia hasta de 200,000 psi con una densidad de 4,505 g/cm3 le proporcionan las excelentes propiedades mecánicas, mientras que una capa protectora adherente de TiO2 confiere una excelente resistencia a la corrosión y a la contaminación por debajo de 535ºC. A más de 535ºC, la capa de óxido se desintegra y átomos pequeños como los de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno al difundirse hacia el sólido, fragilizan al titanio. En consecuencia, se debe tener especial cuidado durante la fundición, la soldadura o la forja, de evitar la contaminación por estos elementos El titanio puro presenta una fase de transformación alotrópica a 882ºC, cambiando de una estructura cristalina hexagonal compacto (fase α) a una estructura cúbica centrada en el cuerpo (fase β). Los elementos de aleación cambian la temperatura de transformación alotrópica y pueden dividirse en cuatro grupos, α-estabilizadores[Al, O, N, C], β-estabilizadores (que se divide en 2: β-isomorfos[V, Mo, Nb, Ta] y β-eutectoide[Fe, Mn, Cr, Ni, Cu, Si]) y neutralizadores[Zr, Sn]. Ciertas adiciones como las de estaño producen un endurecimiento por solución sólida sin afectar la temperatura de transformación. El aluminio, el oxígeno, el nitrógeno y otros elementos alfa estabilizadores incrementan la temperatura a la cual alfa se transforma en beta.

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