Titanio: el metal de este siglo

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

• Materialak

Hace pocos años se empezó a utilizar el aluminio, inicialmente en el sector aeronáutico y luego en muchas aplicaciones cotidianas. Hoy en día, nos parece incomprensible mantener nuestro nivel de confort sin mencionar el aluminio: transporte, ventanas, utensilios de cocina, alimentación, etc.

Además del acero y el aluminio, existe otro metal que se está usando cada vez más, aunque todavía tiene poca importancia en nuestra vida diaria. Este metal es el titanio.

Un inglés llamado Gregor descubrió el titanio en 1791, y siete años después el germánico Klaproth le llamó basándose en la mitología clásica. Sin embargo, este nuevo metal pasó 150 años sin conocer ninguna aplicación industrial. En 1938 Wilhem Kroll inventó el procedimiento industrial para obtener el titanio puro del mineral. Así se dio el paso para empezar a utilizar el titanio en la tecnología.

El titanio comenzó a utilizarse en las turbinas de los aviones de guerra.

II. Tras la Guerra Mundial, y debido a la gran expansión de la aeronáutica militar, se comienzan a investigar metales de baja densidad o metales ligeros. Estos metales son el aluminio, el magnesio y el titanio. De estos tres metales, el aluminio y sus aleaciones se empezaron a utilizar inmediatamente en aviones, como los fuselajes. De este modo, al compararse con los aceros, se reducía el peso de los aviones y se reducía el consumo de combustible. La misma razón ha motivado que en la última década el uso del aluminio en los automóviles haya aumentado.

Además de la densidad del titanio, si bien es mayor en comparación con el alúmulo (4,5 y 2,7 kg/dm 3), tiene otra característica ^muy importante, es decir, que su temperatura de fusión sea muy alta (1678ºC). Gracias a esta propiedad, los técnicos pensaron que el titanio sería un material muy apropiado para construir partes calientes de los aviones. En las turbinas de los aviones las temperaturas de trabajo suelen ser altas, por lo que para construir los brazos y el resto de partes es necesario utilizar productos que soportan estas temperaturas. Además, si la densidad de estos productos es baja, se cubren las necesidades de la aeronáutica.

En la década de los 50, el Gobierno de EEUU invirtió mucho dinero en la investigación de metales ligeros con el objetivo de impulsar la aeronáutica militar. En el campo del titanio se gastaron 4000 millones de dólares y se investigaron casi 3000 aleaciones o combinaciones diferentes con otros metales. Aunque los resultados no fueron muy interesantes (especialmente desde el punto de vista comercial), poco a poco se empezaron a utilizar las primeras aleaciones de titanio.

Entre las primeras aplicaciones hay que mencionar algunas partes del motor del avión DC-7 (año 1952). La producción del metal aumentó hasta 1957. En aquel período los gastos militares en EEUU sufrieron un notable descenso en la aeronáutica, debido a la introducción del dinero en misiles. En consecuencia, la producción de titanio también fue menor hasta 1960, pero desde entonces siempre ha ido en aumento. Por ejemplo, en el avión Boeing 707 (puesto en servicio en 1958) el número de aleaciones de titanio era de 80 kg, en el Boeing 747 (año 1969) de 3850 kg y en el DC-10 (año 1971) de 5500 kg, es decir, más del 10% del peso estructural.

Como vemos, las aplicaciones han ido creciendo. Para ello se están cumpliendo dos condiciones. Por un lado, gracias a la investigación se están utilizando nuevas aleaciones de titanio. Estas nuevas aleaciones son capaces de soportar temperaturas más altas. Por ejemplo, en 1954 la aleación Ti-6-4 (6% de aluminio y 4% de vanadio) tenía su límite de trabajo en 300C. En el año 1984 la aleación IMI-834 (5,5% Al, 4% Sn, 4% Zr, 3% Mo, 1% Nb y 0,5 Si) puede utilizarse hasta 590ºC. Por otra parte, a medida que aumenta la producción, el precio de la tonelada va disminuyendo, haciéndose más competitivo comparándolo con otros metales, especialmente con las aleaciones de aluminio.

Otra de las propiedades del titanio que está siendo muy útil en los últimos años es su alta resistencia a la corrosión. Gracias a esta propiedad, las aleaciones de titanio se están utilizando cada vez más para construir tuberías, caminos, etc. en industrias químicas. También es un metal muy apropiado para el almacenamiento de líquidos a bajas temperaturas, como el hidrógeno y el oxígeno.

Para terminar diremos que el titanio está considerado como biomaterial. Las aleaciones de titanio soportan mejor la corrosión de los líquidos que tenemos en nuestros cuerpos que los acero inoxidables, lo que hace que la prótesis ósea y las partes metálicas de las válvulas cardíacas lleven cada vez más titanio.

Como vemos, aunque en un principio el titanio sólo se utiliza en la industria militar, en la actualidad está cobrando gran importancia en muchas aplicaciones civiles. En este momento las ventas se distribuyen de la siguiente manera: 35% en aviones civiles, 28% en aplicaciones de corrosión y 37% en aviones y misiles militares. Pero todavía el mayor problema del titanio es su elevado precio, y por el momento es impensable su uso en algunas áreas. Por ejemplo, según la compañía Ford para uso en automóviles, el titanio deberá ser al menos tres veces más barato y parece que no será nada fácil conseguirlo.