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TITÂNIO E SUAS LIGAS Chapas laminadas de titânio Barras de titânio.

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Apresentação em tema: "TITÂNIO E SUAS LIGAS Chapas laminadas de titânio Barras de titânio."— Transcrição da apresentação:

1 TITÂNIO E SUAS LIGAS Chapas laminadas de titânio Barras de titânio

2 Características Baixa densidade Baixa densidade Alto ponto de fusão Alto ponto de fusão Bom módulo de elasticidade Bom módulo de elasticidade Boa resistência mecânica Boa resistência mecânica Alta resistência à corrosão Alta resistência à corrosão Boa ductilidade Boa ductilidade

3 1930 W.J. Kroll desenvolveu um método para produzir titânio metálico 1940 Determinação das propriedades mecânicas do titânio PROPRIEDADES FÍSICAS PROPRIEDADES FÍSICAS Ponto de Fusão = 1668±10ºC Densidade Fase = 4,5 g/cm 3 (hexagonal-HCP até 883 o C) Fase = 4,35 g/cm 3 (cúbica-CCC) Fase = 4,35 g/cm 3 (cúbica-CCC) Coeficiente de expansão térmica 8,41x10 -6 ºC -1 Menor que o aço e metade do alumínio HISTÓRICO DA PRODUÇÃO DO TITÂNIO

4 PROPRIEDADES MECÂNICAS Boa resistência mecânica a altas e baixas temperaturas (Ti 99,2%= 40,6 Kg/mm 2 ) Boa resistência mecânica a altas e baixas temperaturas (Ti 99,2%= 40,6 Kg/mm 2 ) Alta resistência à corrosão (o único imune à água do mar) Alta resistência à corrosão (o único imune à água do mar) Boa ductilidade e tenacidade Boa ductilidade e tenacidade Dureza do lingote fundido: HB Dureza do lingote fundido: HB Módulo de elasticidade = 107 Gpa Módulo de elasticidade = 107 GpaDESVANTAGENS Alto custo Alto custo Baixa resistência ao desgaste Baixa resistência ao desgaste

5 TITÂNIO OBSERVAÇÕES GERAIS dureza está relacionada com a pureza dureza está relacionada com a pureza cerca de 0,6% da crosta terrestre possui Ti, ou seja, é abundante na natureza cerca de 0,6% da crosta terrestre possui Ti, ou seja, é abundante na natureza o custo para obtenção do Ti metálico é elevado o custo para obtenção do Ti metálico é elevado MINÉRIOS DE TITÂNIO Rutilo TiO 2 Rutilo TiO 2 Ilmenita TiO 2 Fe Ilmenita TiO 2 Fe Anatásio É o minério brasileiro (contém 20% de Ti) Anatásio É o minério brasileiro (contém 20% de Ti)

6 ALFAALFA+BETABETA resistência mecânica menor boa tenacidade e ductilidade aplicações criogênicas e altas temperaturas maior resistência à fluência que as ligas alfa+beta e beta boa soldabilidade não são endurecidas por tratamento térmico boa resistência à corrosão resistência mecânica de média a alta endurecíveis por tratamento térmico (solubilização seguido de envelhecimento) não são apropriadas para forjamento à quente boa soldabilidade r esistência mecânica alta alta dureza excelente forjabilidade endurecíveis por tratamento térmico (solubilização seguido de envelhecimento) boa soldabilidade Características das fases

7 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTABILIZADORES DAS FASES E PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTABILIZADORES DAS FASES E ESTABILIZADORES DA FASE ESTABILIZADORES DA FASE ELEVAM A TEMPERATURA DE TRANSFORMAÇÃO ELEVAM A TEMPERATURA DE TRANSFORMAÇÃO A transformação ocorre acima de 883ºC O N Ga Ga Ge Ge B Al Al ESTABILIZADORES DA FASE DIMINUEM A TEMPERATURA DE TRANSFORMAÇÃO A transformação ocorre abaixo de 883ºC V, Zr, Nb, Mo, Sn, Ta, Mn, Fe, Ni, Cu, Si, Ag, Pb

8 Estrutura martensítica. Mecanismos de endurecimento: transformação martensítica ou precipitação de fases (solubilização seguida de envelhecimento)

9 PRINCIPAIS LIGAS DE TITÂNIO Ti6Al4V (liga alfa+beta) Ti6Al4V (liga alfa+beta) Ti8Mn (liga alfa+beta) Ti8Mn (liga alfa+beta) Ti5Al2,5Sn (liga alfa) Ti5Al2,5Sn (liga alfa) Ti4Al4Mn Ti4Al4Mn As ligas de titânio suportam temperaturas de 400 a 550 C As ligas de Titânio são bastante resistentes, chegando a atingir valores de limite de resistência à tração de 1400 MPa a temperatura ambiente, além de possuírem boa ductilidade e boas usinabilidade e forjabilidade.

10 LIGA: Ti-6Al-4V Foi a primeira liga comercializada e é responsável por 45% da aplicação industrial. Foi a primeira liga comercializada e é responsável por 45% da aplicação industrial. Resistência à tração 108 Kg/mm 2 Resistência à tração 108 Kg/mm 2 Resistência à tração depois do tratamento térmico de solubilização 125 Kg/mm 2 Resistência à tração depois do tratamento térmico de solubilização 125 Kg/mm 2 Esta liga é de boa trabalhabilidade e também apropriada para fundição Esta liga é de boa trabalhabilidade e também apropriada para fundiçãoAPLICAÇÕES Chapas para fuselagem de avião Chapas para fuselagem de avião Discos e lâminas de compressor de turbinas a gás para aviões Discos e lâminas de compressor de turbinas a gás para aviões

11 LIGA: Ti-8Mn LIGA: Ti-8Mn Apresenta boa conformabilidade Apresenta boa conformabilidade Utilizada em estruturas de aviões Utilizada em estruturas de aviões LIGA: Ti-4Al-4Mn LIGA: Ti-4Al-4Mn Utilizada em peças forjadas para aviões à jato Utilizada em peças forjadas para aviões à jato

12 LIGA: Ti-5Al-2,5Sn Apresenta resistência à tração no estado recozido de 90 Kg/mm 2 Apresenta resistência à tração no estado recozido de 90 Kg/mm 2 Está liga não é tratável termicamente Está liga não é tratável termicamente APLICAÇÕES APLICAÇÕES Chapas para caixas de compressores de turbinas à gás Chapas para caixas de compressores de turbinas à gás Caixas de palhetas diretrizes de turbinas Caixas de palhetas diretrizes de turbinas

13 APLICAÇÕES DO TITÂNIO Estruturas e fuselagem Estruturas e fuselagem Componentes de turbinas Componentes de turbinas Indústria de mísseis Indústria de mísseis Implantes cirúrgicos Implantes cirúrgicos Tubos para trocadores de calor Tubos para trocadores de calor Supercondutores Supercondutores

14 Titanium aero forging Titanium heat exchanger Titanium boat propeller Titanium wheel rim Titanium oven blower Titanium rolled rings Titanium Reaction Tank

15 PRODUTOS DA METALURGIA DO PÓ EM TITÂNIO

16 Trocadores de Calor Usados para troca térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas.

17 Strength/density ratio for titanium compared with other materials Material Yield point at 20°C Density Strength/weight ratio at 20°C Strength/weight ratio compared to min.MPag/cm³ Ti Gr. 2 % Ti Gr. 5 % Titanium Gr Titanium Gr Titanium Gr Titanium Gr Aluminum alloy B51S, NS Stainless steel 13% Cr - AISI NS Stainless steel AISI 316L - NS Stainless steel duplex SAF ASTM A Stainless steel super duplex SAF Stainless steel 6% Mo SMO Monel® Inconel® Hastelloy® C Copper-nickel 90/

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