Il titanio utilizzato nell'industria aerospaziale

Il titanio ha una densità inferiore a quella dell'acciaio. La sua rigidità è inferiore a quella dell'acciaio, ma notevolmente superiore a quella dell'alluminio. Queste proprietà lo rendono ideale per molte applicazioni. I telai delle biciclette e le mazze da golf ad alte prestazioni sono realizzati in titanio. Il titanio con il 4% di alluminio è popolare per gli impianti chirurgici come le articolazioni artificiali, poiché è ben tollerato dai tessuti dell'organismo, resiste alla corrosione, è forte e non è troppo rigido. Questo articolo parla di come il titanio viene utilizzato nell'industria aerospaziale.

Sebbene il titanio sia un metallo molto comune, lo sviluppo di leghe è iniziato solo alla fine degli anni Quaranta. Il minerale comune, il TiO2, non poteva essere ridotto semplicemente con il carbonio perché si producevano carburi. È stata scoperta una via chimica indiretta. In primo luogo l'ossido di titanio reagisce con il cloro gassoso per produrre cloruro di titanio, con il carbonio che trasporta l'ossigeno. Poi il cloruro di titanio viene ridotto con il magnesio. Per queste reazioni sono necessarie temperature elevate. Anche quando il metallo era disponibile, c'erano ancora ostacoli alla sua applicazione. Il metallo di titanio fuso reagisce con l'ossigeno o l'azoto atmosferico, quindi erano necessari nuovi metodi di lavorazione in atmosfera inerte per sostituire le tecniche di forgiatura e lavorazione esistenti. Grandi quantità di ossigeno rendono il nastro di titanio fragile, più simile al minerale, ma il titanio con lo 0,3% di ossigeno è forte e più difficile da piegare rispetto al titanio puro. Quantità leggermente superiori di questi metalli danno vita a un metallo duro adatto ai motori a reazione.

Dagli anni '50, le leghe di titanio si sono sviluppate rapidamente nell'industria aerospaziale. Questa applicazione utilizza principalmente le eccellenti proprietà meccaniche complete, la bassa densità e la buona resistenza alla corrosione delle leghe di titanio, perché i materiali dei telai aerospaziali richiedono un'elevata resistenza alla trazione, una buona resistenza alla fatica e una tenacità alla frattura. L'eccellente resistenza alla trazione ad alta temperatura, la resistenza al creep e la stabilità alle alte temperature delle leghe di titanio le hanno rese adatte anche all'uso nei motori a reazione.

La lega di titanio è uno dei principali materiali strutturali per gli aerei e i motori moderni. Può ridurre il peso del velivolo e migliorare l'efficienza strutturale. Il carico utile del veicolo spaziale è relativamente piccolo rispetto a quello dell'aereo, quindi la perdita di peso della sua struttura è ancora più importante. Le leghe di titanio sono state utilizzate nei primi programmi Apollo e nel Progetto Mercury, e i serbatoi di carburante e le capsule dei satelliti sono applicazioni tipiche delle leghe di titanio. Le leghe di titanio sono più vantaggiose degli acciai ad alta resistenza per la loro leggerezza, l'elevata resistenza e la stabilità chimica a lungo termine con il carburante. Ad esempio, la lega Ti-3Al-2,5 V è stata sviluppata per applicazioni a bassa temperatura e presenta ancora una buona tenacità e plasticità in condizioni criogeniche nello spazio.

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Conclusione

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