Titani: el metall d'aquest segle

1989/03/01 Rodriguez Ibabe, Jose Maria Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak

Fa pocs anys es va començar a utilitzar l'alumini, inicialment en el sector aeronàutic i després en moltes aplicacions quotidianes. Avui dia, ens sembla incomprensible mantenir el nostre nivell de confort sense esmentar l'alumini: transport, finestres, utensilis de cuina, alimentació, etc.

A més de l'acer i l'alumini, existeix un altre metall que s'està usant cada vegada més, encara que encara té poca importància en la nostra vida diària. Aquest metall és el titani.

Un anglès anomenat Gregor va descobrir el titani en 1791, i set anys després el germànic Klaproth li va cridar basant-se en la mitologia clàssica. No obstant això, aquest nou metall va passar 150 anys sense conèixer cap aplicació industrial. En 1938 Wilhem Kroll va inventar el procediment industrial per a obtenir el titani pur del mineral. Així es va fer el pas per a començar a utilitzar el titani en la tecnologia.

El titani va començar a utilitzar-se en les turbines dels avions de guerra.

II. Després de la Guerra Mundial, i a causa de la gran expansió de l'aeronàutica militar, es comencen a investigar metalls de baixa densitat o metalls lleugers. Aquests metalls són l'alumini, el magnesi i el titani. D'aquests tres metalls, l'alumini i els seus aliatges es van començar a utilitzar immediatament en avions, com els fuselatges. D'aquesta manera, en comparar-se amb els acers, es reduïa el pes dels avions i es reduïa el consum de combustible. La mateixa raó ha motivat que en l'última dècada l'ús de l'alumini en els automòbils hagi augmentat.

A més de la densitat del titani, si bé és major en comparació amb l'alúmulo (4,5 i 2,7 kg/dm 3), té una altra característica ^molt important, és a dir, que la seva temperatura de fusió sigui molt alta (1678 °C). Gràcies a aquesta propietat, els tècnics van pensar que el titani seria un material molt apropiat per a construir parts calentes dels avions. En les turbines dels avions les temperatures de treball solen ser altes, per la qual cosa per a construir els braços i la resta de parts és necessari utilitzar productes que suporten aquestes temperatures. A més, si la densitat d'aquests productes és baixa, es cobreixen les necessitats de l'aeronàutica.

En la dècada dels 50, el Govern dels EUA va invertir molts diners en la recerca de metalls lleugers amb l'objectiu d'impulsar l'aeronàutica militar. En el camp del titani es van gastar 4000 milions de dòlars i es van investigar gairebé 3000 aliatges o combinacions diferents amb altres metalls. Encara que els resultats no van ser molt interessants (especialment des del punt de vista comercial), a poc a poc es van començar a utilitzar els primers aliatges de titani.

Entre les primeres aplicacions cal esmentar algunes parts del motor de l'avió DC-7 (any 1952). La producció del metall va augmentar fins a 1957. En aquell període les despeses militars als EUA van sofrir un notable descens en l'aeronàutica, a causa de la introducció dels diners en míssils. En conseqüència, la producció de titani també va ser menor fins a 1960, però des de llavors sempre ha anat en augment. Per exemple, en l'avió Boeing 707 (lloc en servei en 1958) el nombre d'aliatges de titani era de 80 kg, en el Boeing 747 (any 1969) de 3850 kg i en el DC-10 (any 1971) de 5500 kg, és a dir, més del 10% del pes estructural.

Com veiem, les aplicacions han anat creixent. Per a això s'estan complint dues condicions. D'una banda, gràcies a la recerca s'estan utilitzant nous aliatges de titani. Aquests nous aliatges són capaços de suportar temperatures més altes. Per exemple, en 1954 l'aliatge Tu-6-4 (6% d'alumini i 4% de vanadi) tenia el seu límit de treball en 300C. L'any 1984 l'aliatge IMI-834 (5,5% Al, 4% Sn, 4% Zr, 3% Mo, 1% Nb i 0,5 Si) pot utilitzar-se fins a 590 °C. D'altra banda, a mesura que augmenta la producció, el preu de la tona va disminuint, fent-se més competitiu comparant-lo amb altres metalls, especialment amb els aliatges d'alumini.

Una altra de les propietats del titani que està sent molt útil en els últims anys és la seva alta resistència a la corrosió. Gràcies a aquesta propietat, els aliatges de titani s'estan utilitzant cada vegada més per a construir canonades, camins, etc. en indústries químiques. També és un metall molt apropiat per a l'emmagatzematge de líquids a baixes temperatures, com l'hidrogen i l'oxigen.

Per a acabar direm que el titani és considerat com a biomaterial. Els aliatges de titani suporten millor la corrosió dels líquids que tenim en els nostres cossos que els acer inoxidables, la qual cosa fa que la pròtesi òssia i les parts metàl·liques de les vàlvules cardíaques portin cada vegada més titani.

Com veiem, encara que al principi el titani només s'utilitza en la indústria militar, en l'actualitat està cobrant gran importància en moltes aplicacions civils. En aquest moment les vendes es distribueixen de la següent manera: 35% en avions civils, 28% en aplicacions de corrosió i 37% en avions i míssils militars. Però encara el major problema del titani és el seu elevat preu, i de moment és impensable el seu ús en algunes àrees. Per exemple, segons la companyia Ford per a ús en automòbils, el titani haurà de ser almenys tres vegades més barat i sembla que no serà gens fàcil aconseguir-ho.