Justificación. Con este proyecto quiero dar a entender como es el

Justificación.
Con este proyecto quiero dar a entender como es el proceso del titanio como
material, y de que manera este material nos beneficia. Comprende su parte
teórica lo referente a sus características físicas como químicas, pero su
enfoque esta proyectado hacia los métodos de aplicación o utilización en que
tipo de tecnología puedo hacer que este material me genere una mejor
capacidad, como también la optimización de sus procesos ya que este material
también nos lleva a ver que el mayor consumidor es el area de la industria y
que a través de ella este material a pasado a ser unos de los pioneros como
materia prima para la industria.
1. Resumen
He realizado la respectiva investigación sobre el titanio dando a conocer en
este proyecto los diferentes usos que podemos realizar con este elemento, ya
que el campo que nos ofrece es bastante amplio, debido a que en sus
diferentes procesos conoceremos sus aplicaciones y métodos de uso.
Es necesario establecer las aplicaciones, procedimientos ya que cada una de
ellas consta de diferentes tipos, su método de trabajo, sus aplicaciones, su
proceso tecnológico ha engrandecido su uso por lo cual hace de este material
uno de los mejores elementos en la industria.
Podemos decir es un material estructural que es bastante abundante en la
superficie terrestre y hace parte de uno de los diez elementos en la gama de
los elementos industriales, no se encuentra en estado puro sino en forma de
óxidos, su utilización se ha generalizado con el uso de la ingeniería espacial
dando así el salto en la tecnología espacial ya que es una material bastante
resistente.
Reactividad química con otros materiales a elevadas temperaturas, esto hace
necesario el desarrollo de técnicas convencionales de refinado fusión y colado.
Sus efectos en la salud no es clasificable con respecto a su carcinogenicidad
en humanos, y en los efectos ambientales presenta baja toxicidad y en él no se
han encontrado ambientales negativos.
Su mayor uso se encuentra en la industria aeroespacial y en la industria
química pero otro tipo de industria hace de este elemento parte de su materia
prima como la industria energética, industria militar, la industria automovilística,
y en la relojería.
TITANIO
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Este metal por su alto costo hace que su proceso de tratamiento se incremente
y sea bastante costoso por lo cual la construcción de elementos a base de
este metal sean de gran calidad ya que su proceso puede definirse como un
proceso optimo que se caracteriza por su calidad y maleabilidad esto hace
parte de sus propiedades.
Conceptos claves
Aleaciones, procedimientos, tratamientos térmicos, soldadura, fundición,
características uso en la industria, efectos ambientales y en la salud.
Objetivos generales.
1. Conocer la importancia de este material mediante el estudio de nuevas
tecnologías los cuales tienen como fin el crecimiento tecnológico y
científico; esto aplicándolo a la industria ideando nuevas tecnologías
capaces de desarrollar una mejoría compleja en la utilización o proceso
de este elemento.
Objetivos específicos
1. Determinar que la información expresada nos lleve a la total comprensión
de los procesos que se llevan a cabo con este material.
2. analiza e identifica los diferentes procesos que se llevan a cabo para
extracción, fundición y métodos de uso del material.
3. Determinar que los conceptos establezcan total comprensión y desarrolle,
nuevos métodos de aplicación hacia nuevas tecnologías.
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Introducción.
Es importante entender que este elemento es uno de los pioneros en las
grandes industrias, por sus características se ha convertido en un elemento de
los que priman por su grandes capacidades y usos ya que ha llegado a ser en
la industria como un elemento que ha aportado grandes avances tecnológicos
y científicos.
El objetivo principal es el de tratar de comprender que tanto conocimiento
tenemos del uso, características, de un elemento llamado titanio el cual en su
uso domestico busca el suplir necesidades; como también los avances que se
han desarrollado y en los cuales han permitido avanzar en el campo
tecnológico llegando así al avance de nuevas tecnologías ampliando su campo
de desarrollo y estructural.
Es preciso determinar que el titanio es una gran alternativa en la industria ya
que muchas de ellas han desarrollado nuevos avances y han determinado que
este elemento genera una nueva posibilidad de desarrollo y crecimiento.
Características químicas: El titanio es un Elemento químico de símbolo Ti y
Numero atómico 22. Se trata de un metal de transición de color gris plata.
Comparado con el Acero, metal con el que compite en aplicaciones técnicas, es
mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión y gran
resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que el acero, lo cual limita su
uso industrial.
Información general
NOMBRE: TITANIO
SIMBOLO: TI
NÚMERO: 22
SERIE QUIMICA: METALES DE transición
Grupo : 4
Periodo: 4
Bloque: d
Densidad 4500kg/m3
Dureza Mohs: 6
Apariencia: plateado.
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Características químicas
Se encuentra en forma de óxido, en la escoria de ciertos minerales y en
cenizas de animales y plantas. Presenta dimorfismo, a temperatura ambiente
tiene estructura hexagonal compacta (hcp) llamada fase alfa. Por encima de
882 °C presenta estructura física centrada en el cuerpo (bcc) se conoce como
fase beta.
La resistencia a la corrosión que presenta es debida al fenómeno de pasivacion
que sufre (se forma un óxido que lo recubre). Es resistente a temperatura
ambiente al ácido sulfúrico (H2SO4) diluido y al ácido clorhídrico (HCl) diluido,
así como a otros ácidos orgánicos, también es resistente a las bases, incluso
en caliente. Sin embargo se puede disolver en ácidos en caliente. Asimismo, se
disuelve bien en acido fulclirico (HF), o con fluoruros en ácidos. A
temperaturas elevadas puede reaccionar fácilmente con el nitrógeno, el
oxigeno , el hidrogeno, el boro y otros no metales.
Sus iones no tienen existencia a pH básicos.
Yacimiento: Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el
cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en
la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma
de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de
animales y plantas.
El titanio es un metal tan fuerte como el acero, pero un 45 por ciento más
ligero y resistente a altas temperaturas.
Características físicas
Entre las características físicas del titanio se tienen las siguientes:
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Es un metal de transición
Ligero: su densidad o peso específico es de 4507 kg/M3.
Tiene un punto de fusión de 1675 °C (1941 k)
La masa atómica del titanio es de 47,867 u.
Es de color plateado grisáceo.
Es paramagnético, es decir, no se imanta debido a su estructura
electrónica.
Abundante en la naturaleza.
reciclable.
Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones
mecánicas.
Es muy resistente a la corrosión y oxidación
refractario.
Poca conductividad térmica y eléctrica: No es muy buen conductor del
calor ni de la electricidad.
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Dióxido de titanio
El dióxido de titanio se utiliza mucho como un pigmento blanco en pinturas
exteriores por ser químicamente inerte, por su gran poder de recubrimiento, su
opacidad al daño por la luz UV y su capacidad de auto limpieza. El dióxido
también se ha empleado como agente blanqueador y opacador en esmaltes de
porcelana, dando un acabado final de gran brillo, dureza y resistencia al ácido.
El dióxido de titanio, TiO2, se encuentra comúnmente en una forma negra o de
color castaño conocida como rutilo. Las formas naturales que se encuentran
menos en la naturaleza son la anatasita y la brooquita. Tanto el rutilo como la
anatasita puros son de color blanco. El óxido básico negro, FeTiO3, se
encuentra en forma natural como el mineral llamado ilmenita; éste es la
principal fuente comercial del titanio.
Efectos del titanio sobre la salud.
El titanio elemental y el dióxido de titanio tienen un nivel bajo de toxicidad.
Animales de laboratorio (ratas) expuestos a dióxido de titanio por inhalación
han desarrollado pequeñas áreas localizadas de polvo oscuro depositado en
los pulmones. Una exposición excesiva en los humanos puede resultar en
ligeros cambios en los pulmones.
Efectos de la sobre-exposición al polvo de titanio:
La inhalación del polvo puede causar tirantez y dolor en el pecho, tos, y
dificultad para respirar. El contacto con la piel y los ojos puede provocar
irritación. Vías de entrada: Inhalación, contacto con la piel, contacto con los
ojos.
Carcinogenicidad: La agencia internacional para la investigación del cáncer
(IARC) ha incluido el dióxido de titanio en el grupo 3 (el agente no es
clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos).
Efectos ambientales del Titanio
Baja toxicidad.
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TITANIO Y SUS ALEACIONES
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Son aleaciones relativamente nuevas que poseen una extraordinaria
combinación de propiedades.
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El metal puro tiene una relativamente baja densidad (4.5 g/cc) y alto
punto de fusión (1668ºC) y alto modulo elástico.
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Las aleaciones de titanio son extremadamente fuertes y altamente
dúctiles y fácilmente forjadas y maquinadas.
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La principal limitación del titanio es su reactividad química con otros
materiales a elevadas temperaturas, Esto hace necesario el desarrollo
de técnicas no convencionales de refinado, fusión y colado.
Consecuentemente las aleaciones de titanio son muy costosas.
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A temperatura ambiente la resistencia a la corrosión del titanio es
inusualmente alta.
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Ellas son virtualmente inmunes al ambiente marino, y una amplia
variedad de ambientes industriales.
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Son comúnmente usadas en estructuras de aeroplanos, vehículos
espaciales y las industrias químicas y del petróleo.
Aleaciones de titanio:
Comercial y técnicamente existen muchas aleaciones de titanio porque no hay
una norma muy rígida sobre las mismas. Sin embargo las aleaciones más
conocidas son las siguientes y se conocen por el grado que tienen.
Ti grado 2, tiene la siguiente composición química: TiFe(0,25-0,30) Es
conocido como titanio comercial puro. Tiene una resistencia a la tracción de
345 MPa, un límite elástico de 275 MPa, una ductilidad del 20% una dureza de
82 HRB una excelente soldadura y una resistencia eléctrica de 0,56 (μΩm).
Sus principales aplicaciones son donde se requiere resistencia a la corrosión y
conformabilidad ( Tuberías, intercambiadores de calor, etc)
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Ti grado 5, conocido como Ti6Al4V, tiene un porcentaje del 6% de aluminio y
un 4% de vanadio. Es la aleación de titanio más utilizada, sobretodo en el
campo de la aeronáutica y en otros, como el de la biomedicina o la
estomatología. Tiene una resistencia a la tracción de 896 MPa, un límite
elástico de 827 MPa, una ductilidad del 10% una dureza de 33 HRB una
soldabilidad muy buena y una resistividad eléctrica de 1,67 (μΩm). Sus
aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica y altas
temperaturas ( tornillería y piezas forjadas)
Ti grado 19: tiene la siguiente composición química Ti3Al8V6Cr4Zr4Mo (Beta-C)
Tiene una resistencia a la tracción de 793 MPa, un límite elástico de 759 MPa
una ductilidad de 15% una dureza de 45 HRB una soldabilidad regular y una
resistividad de 1,55 (μΩm). Sus aplicaciones son donde se requiera alta
resistencia a la corrosión y a la temperatura ((Aplicaciones marinas y motores
de aviones)
Ti6246: Tiene la siguiente composición química: Ti6Al2Sn4Zr6Mo, Tiene una
resistencia a la tracción de 1172 Mpa, un límite elástico de 1103 Mpa una
ductilidad del 10% una dureza de 39 HRB una soldabilidad limitada y una
resistividad eléctrica de 2 (μΩm) Sus aplicaciones son donde se requiera alta
resistencia mecánica obtenida por temple.
Aleación a base de titanio que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo,
hierro, zirconio, carbono y oxígeno, caracterizada porque los componentes de
la aleación están contenidos en la siguiente proporción, % en masa:
Aluminio 2, 2-3, 8; Vanadio 4, 5-5, 9; Molibdeno 4, 5-5, 9; Cromo 2, 0-3, 6;
Hierro 0, 2-0, 8; Zirconio 0, 01-0, 08; Carbono 0, 01-0, 25; Oxígeno 0, 03-0, 25
y Titanio el resto.
Tratamientos del titanio
Tratamiento termoquímico: nitruración
El tratamiento termoquímico de nitruración del titanio puro y de la aleación
Ti6Al4V produce una capa lisa y homogénea , con incrementos de la dureza
superficial de hasta un 500% respecto al material no tratado.
La capa de nitruros formada tiene un espesor de 2-3 mm, en tres horas de
tratamiento, formada por pequeños granos de nitruros con diámetros del orden
de los 50-100 nm. El componente principal de la capa es nitruro de titanio
(Ti2N)
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Este tipo de tratamiento tiene gran utilidad en las aplicaciones biomédicas del
titanio y en los componentes de motocicletas y automóviles de competición:
bielas, válvulas, etc.
Las piezas a tratar se colocan en una cámara en vacío y son sometidas a una
temperatura de 500 °C. Se inyecta nitrógeno, que en contacto con iones de
titanio, reaccionan para formar nitruro de titanio, presentando al final del
proceso un color dorado. Con esta técnica la dureza superficial puede
aumentar hasta 2600 HRB. las piezas nitruradas tienen una gran resistencia a
la corrosión.
Aplicaciones del titanio.
Aplicaciones biomédicas: titanio quirúrgico
El titanio es un metal biocompatible, porque los tejidos del organismo toleran su
presencia sin que se hayan observado reacciones alérgicas del sistema
inmunitario. Esta propiedad de biocompatibilidad del titanio unido a sus
cualidades mecánicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho posible una
gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicaciones médicas, como
prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas anti trauma e implantes
dentales, componentes para la fabricación de válvulas cardíacas y
marcapasos, gafas, herramental quirúrgico tales como bisturís, tijeras, etc., y
también la gran cantidad de piezas llamadas piercing.
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