Metallurgia del titanio
Il titanio puro è normalmente di una struttura esagonale (alfa -Α), ma si trasforma in una forma cubica a corpo centrato (beta - ) se riscaldato sopra 882 oC. L'aggiunta di elementi leganti al titanio influenza questa temperatura di trasformazione e in molte leghe il beta si conserva a temperatura ambiente, producendo così un materiale che contiene sia fasi alfa che beta o addirittura uno che è interamente beta. Le quantità relative di fasi alfa e beta in una particolare lega hanno un effetto significativo sulle proprietà di quel materiale in termini di resistenza alla trazione, duttilità, proprietà di flusso, saldabilità e facilità di formabilità. È pratica comune nell'industria metallurgica fare riferimento alle leghe di titanio in base alla loro struttura, quindi leghe alfa, alfa-beta e beta, esempi delle quali sono riportati nella Tabella 1.
Leghe alfa
Il titanio commercialmente puro è, infatti, legato con tracce di ossigeno che ne aumentano la durezza e la resistenza alla trazione. Variando le quantità aggiunte è possibile produrre una gamma di gradi di titanio commercialmente puri con livelli di resistenza compresi tra 290 e 740 MPa.Questi materiali sono nominalmente tutti di struttura alfa sebbene siano possibili piccole quantità di fase beta se i livelli di impurità del gli stabilizzatori beta come il ferro sono alti. Sebbene le leghe alfa non possano essere sottoposte a trattamento termico per aumentarne la resistenza, l'aggiunta del 2,5% di rame al titanio produce un materiale che risponde al trattamento in soluzione e all'invecchiamento in modo simile alle leghe alluminio-rame. L'alluminio come lega aggiunta al titanio è uno stabilizzatore alfa e si trova in molte delle leghe disponibili in commercio.
Leghe alfa-beta
Elementi come vanadio, molibdeno, ferro e cromo stabilizzano la fase beta e sono state sviluppate molte leghe alfa-beta. Si tratta generalmente di materiali a resistenza medio-alta con resistenza alla trazione da 620 a 1250 MPa e carico di snervamento utile fino a 350 a 400 oC. Oltre alle proprietà di trazione, la fatica a basso e alto numero di cicli e la tenacità alla frattura sono ora parametri di progettazione critici, quindi sono stati sviluppati trattamenti termici e procedure termomeccaniche per garantire che le leghe forniscano un equilibrio ottimale di proprietà meccaniche per un'ampia gamma di applicazioni.
Per la massima resistenza al creep a temperature superiori a 450°C, vengono ora utilizzate leghe del tipo near alpha. Questi offrono una resistenza allo scorrimento accettabile a temperature fino a 600oC.
Leghe Beta
Esistono specifiche internazionali e nazionali per i materiali in titanio utilizzati nel settore aerospaziale, ma non esiste una copertura simile per i materiali per applicazioni non aeronautiche. In generale, per questo settore, le specifiche della serie ASTM sono L'altra classe di materiali in titanio sono le leghe beta. Quando al titanio viene aggiunto un numero sufficiente di elementi stabilizzanti beta, è possibile produrre leghe completamente beta. Questi materiali sono disponibili da molti anni, ma solo di recente sono diventati famosi. Sono generalmente lavorabili a freddo più facilmente rispetto alle leghe alfa-beta, sono trattabili termicamente a resistenza elevata e alcune hanno una resistenza alla corrosione superiore rispetto ai gradi commercialmente puri.
