Tipos de ligas de titânio: Classificações e usos

As ligas de titânio são materiais essenciais em várias aplicações de alto desempenho devido à sua força, baixo peso e resistência à corrosão. Esta publicação aborda a classificação das ligas de titânio com base em sua estrutura e resistência, bem como seus graus e aplicações.

Tipos de ligas de titânio por estrutura

As ligas de titânio são classificadas principalmente com base em sua estrutura cristalina. Essas estruturas determinam suas propriedades físicas e mecânicas, que, por sua vez, afetam sua adequação a várias aplicações.

Ligas alfa
Essas ligas consistem inteiramente na fase alfa do titânio. O titânio alfa é conhecido por sua boa soldabilidade, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão. No entanto, ele tende a ser menos forte em comparação com outras ligas de titânio. As ligas alfa são comumente usadas em aplicações que exigem resistência moderada, mas excelente resistência à corrosão.

Ligas beta
As ligas beta têm um teor maior da fase beta do titânio, o que lhes confere excelente resistência, conformabilidade e tenacidade. Essas ligas são mais sensíveis ao tratamento térmico, permitindo uma gama mais ampla de propriedades. As ligas de titânio beta são frequentemente usadas em componentes aeroespaciais e em setores que exigem alta resistência.

Ligas alfa-beta
As ligas alfa-beta contêm as fases alfa e beta. Ao ajustar o tratamento térmico, suas propriedades podem ser adaptadas para atender a necessidades específicas, oferecendo um equilíbrio entre resistência e ductilidade. Essas ligas são amplamente utilizadas nos setores aeroespacial, automotivo e médico devido à sua versatilidade.

Leia mais: Aplicação do titânio no setor automotivo

Tipos de ligas de titânio por resistência

As ligas de titânio também podem ser classificadas com base em sua resistência, que geralmente é aprimorada por elementos de liga como alumínio, vanádio ou molibdênio.

Ligas de titânio de baixa resistência
Essas ligas normalmente têm uma resistência à tração que varia de 345 MPa a 550 MPa. Os exemplos incluem as ligas de titânio de grau 1 a grau 4. Elas são usadas principalmente em aplicações em que a alta conformabilidade e a resistência à corrosão são mais importantes do que a resistência. Os exemplos incluem ligas de titânio com alto teor de alumínio, frequentemente usadas em componentes de fuselagem de aeronaves e aplicações arquitetônicas.

Ligas de titânio de resistência média
Com resistências à tração que variam de 550 MPa a 900 MPa, essas ligas são amplamente utilizadas em aplicações como fuselagens, motores de aeronaves e estruturas marítimas. Elas oferecem um equilíbrio de força, ductilidade e resistência à corrosão, o que as torna ideais para ambientes exigentes. Exemplos incluem as ligas de titânio grau 5.

Ligas de titânio de alta resistência
As ligas de titânio de alta resistência têm resistência à tração acima de 900 MPa e podem ser encontradas em aplicações aeroespaciais e militares críticas. Essas ligas são frequentemente combinadas com elementos como molibdênio e vanádio para aumentar sua força e resistência ao calor. Elas são essenciais em lâminas de turbinas, estruturas de aeronaves e equipamentos militares.

Classes de ligas de titânio

As ligas de titânio são classificadas em diferentes graus com base em sua composição e propriedades mecânicas. Esses graus ajudam os fabricantes a selecionar a liga certa para aplicações específicas.

Titânio de grau 1
Essa é a forma mais pura de titânio, contendo 99% de titânio. É altamente resistente à corrosão e extremamente dúctil. O grau 1 é comumente usado em aplicações que exigem alta resistência à corrosão, como em processamento químico e ambientes marinhos.

Titânio de grau 2
O titânio grau 2 é a liga de titânio mais amplamente utilizada e é frequentemente chamado de titânio de grau comercial. Ela tem um bom equilíbrio entre força, ductilidade e resistência à corrosão, o que a torna adequada para aplicações nos setores aeroespacial, médico e químico.

Titânio de grau 5 (Ti-6Al-4V)
O grau 5 é uma das ligas de titânio mais fortes e é composto de 90% de titânio, 6% de alumínio e 4% de vanádio. É usada em aplicações aeroespaciais e automotivas exigentes, nas quais a alta relação resistência-peso é fundamental. Essa liga também é popular em implantes médicos devido à sua biocompatibilidade.

Leia mais: Diferentes graus de titânio e ligas à base de titânio

Aplicações das ligas de titânio

As ligas de titânio têm uma ampla gama de aplicações devido à sua combinação superior de força, resistência à corrosão e propriedades de leveza. Abaixo estão alguns dos principais setores em que as ligas de titânio são amplamente utilizadas:

Aeroespacial
No setor aeroespacial, as ligas de titânio são usadas para construir componentes que exigem características de resistência e leveza. Elas são encontradas em motores de turbina, estruturas de aeronaves e trens de pouso.

Medicina
O titânio é amplamente utilizado em implantes médicos, como próteses de quadril, implantes dentários e instrumentos cirúrgicos. Sua biocompatibilidade e resistência à corrosão o tornam ideal para uso prolongado no corpo humano.

Marítimo
As ligas de titânio são resistentes à corrosão da água salgada, o que as torna adequadas para aplicações marítimas. Elas são comumente usadas em cascos de navios, tubulações submarinas e usinas de dessalinização.

Automotivo
As ligas de titânio são usadas no setor automotivo para reduzir o peso do veículo e, ao mesmo tempo, manter a resistência e a durabilidade. Elas são encontradas em componentes de motores, sistemas de escapamento e peças de suspensão.

Química e industrial
A resistência do titânio a uma ampla gama de produtos químicos e altas temperaturas o torna ideal para uso em plantas de processamento químico e outras aplicações industriais, incluindo trocadores de calor e reatores.

Perguntas frequentes

Quais são os principais usos das ligas de titânio?

As ligas de titânio são amplamente utilizadas nos setores aeroespacial, de implantes médicos, automotivo, marítimo e químico devido à sua força, leveza e resistência à corrosão.

Qual é a diferença entre as ligas de titânio alfa e beta?

As ligas de titânio alfa contêm apenas a fase alfa do titânio, oferecendo boa resistência à corrosão e resistência moderada. As ligas beta, por outro lado, oferecem maior resistência e conformabilidade.

Por que as ligas de titânio são usadas em implantes médicos?

As ligas de titânio são biocompatíveis, o que significa que não causam reações adversas no corpo. Sua força, leveza e resistência à corrosão as tornam ideais para uso de longo prazo em implantes médicos.

Qual é a liga de titânio mais forte?

A liga de titânio grau 5 (Ti-6Al-4V) é uma das ligas de titânio mais resistentes, comumente usada em aplicações aeroespaciais e médicas por sua excelente relação resistência/peso.

Como a resistência da liga de titânio é aprimorada?

A resistência da liga de titânio pode ser melhorada com a adição de elementos de liga, como alumínio, vanádio ou molibdênio. O tratamento térmico também pode ser usado para alterar a estrutura de fase da liga, aumentando sua resistência.