As propriedades do titânio, que incluem uma combinação de alta resistência, rigidez, tenacidade, baixa densidade e boa resistência à corrosão, são proporcionadas por diversas ligas de titânio em uma ampla faixa de temperaturas, desde temperaturas muito baixas até temperaturas elevadas. Essa combinação única de propriedades do titânio permite uma redução significativa de peso em estruturas aeroespaciais e outras aplicações de alto desempenho.
O peso atômico do titânio é 47,88. O titânio é leve, resistente, resistente à corrosão e abundante na natureza. O titânio e suas ligas apresentam resistências à tração que variam de 30.000 psi a 200.000 psi (210 a 1.380 MPa), valores comparáveis às resistências encontradas na maioria dos aços-liga.
Por ser um elemento de baixa densidade — com densidade de aproximadamente 60% da do ferro —, o titânio pode ser reforçado por meio de ligas e processos de deformação. É não magnético e possui boas propriedades de transferência de calor. Seu coeficiente de expansão térmica é um pouco menor do que o do aço e menos da metade do do alumínio.
Uma das propriedades mais úteis do titânio é seu alto ponto de fusão, de 3.135 °F (1.725 °C). Esse valor é aproximadamente 400 °F superior ao ponto de fusão do aço e cerca de 2.000 °F superior ao do alumínio, o que torna o titânio ideal para aplicações em altas temperaturas.
O titânio pode ser passivado, o que lhe confere um alto grau de resistência ao ataque da maioria dos ácidos minerais e cloretos. Além disso, é atóxico e, em geral, biologicamente compatível com tecidos e ossos humanos. Essa excelente resistência à corrosão e biocompatibilidade, combinadas com a resistência mecânica, tornam o titânio e suas ligas valiosos em aplicações químicas e petroquímicas, ambientes marinhos e aplicações com biomateriais.
O titânio não é um bom condutor de eletricidade. Se considerarmos a condutividade do cobre como 100%, a do titânio é de apenas 3,1%. Por esse motivo, o titânio não é utilizado em aplicações nas quais uma boa condutividade elétrica seja um requisito fundamental. Em comparação, o aço inoxidável tem uma condutividade de 3,5% e o alumínio, de 30%.
A resistência elétrica é a oposição que um material oferece ao fluxo de elétrons. Como o titânio é um mau condutor, conclui-se que ele é um resistor bastante bom.
Tabela 1: Relação entre as propriedades do titânio, os benefícios de engenharia e as aplicações típicas
Propriedades do titânio
Benefício para a engenharia
Aplicações típicas
Alta resistência
Suporta altas cargas mecânicas, minimizando o tamanho dos componentes
Estruturas aeroespaciais, componentes estruturais, fixadores de alto desempenho
Baixa densidade
Reduz o peso total, mantendo o desempenho estrutural
Aeronaves, espaçonaves, equipamentos de transporte de alto desempenho
Alta relação resistência/peso
Permite projetos leves sem sacrificar a resistência
Estruturas de aeronaves, componentes de motores a jato, engenharia de corrida e de alto desempenho
Excelente resistência à corrosão
Garante longa vida útil em ambientes agressivos com manutenção mínima
Equipamentos marítimos, equipamentos de processamento químico, estruturas offshore
Alto ponto de fusão
Mantém a integridade mecânica em temperaturas elevadas
Componentes de motores a jato, turbinas a gás, equipamentos industriais de alta temperatura
Biocompatibilidade
Compatível com tecidos e ossos humanos, com excelente resistência à corrosão no corpo
Implantes ortopédicos, implantes dentários, dispositivos cirúrgicos
Comportamento não magnético
Adequado para ambientes onde a interferência magnética deve ser minimizada
Dispositivos médicos compatíveis com ressonância magnética, instrumentos científicos, equipamentos de precisão
Baixa condutividade elétrica
Apresenta resistência elétrica relativamente alta em comparação com metais altamente condutores
Componentes elétricos especializados nos quais a condutividade não é necessária
Este artigo aborda as propriedades que determinam o desempenho do titânio em serviço. Os outros guias da série “Titânio” tratam da origem dessas propriedades e de como elas são definidas. O guia “Tipos de titânio” explica como o titânio comercialmente puro e suas ligas são classificados, cada um oferecendo um equilíbrio diferente das características aqui descritas. “Especificações do Titânio” aborda os sistemas de designação que determinam a composição e a condição exatas de um material, enquanto “Normas do Titânio” explica as estruturas que regem essas designações. Juntos, eles relacionam o desempenho com a classificação, a designação e as normas.
O titânio é conhecido por sua alta resistência, rigidez, tenacidade, baixa densidade e excelente resistência à corrosão em uma ampla faixa de temperaturas. Essas propriedades o tornam ideal para aplicações aeroespaciais, marítimas, químicas e biomédicas.
O titânio e suas ligas apresentam resistências à tração que variam de 30.000 psi a 200.000 psi (210 a 1.380 MPa), comparáveis às da maioria dos aços-liga. Com densidade de aproximadamente 60% da do ferro, o titânio também oferece uma excelente relação resistência/peso.
O titânio possui um alto ponto de fusão de 3.135 °F (1.725 °C), cerca de 400 °F a mais do que o aço e aproximadamente 2.000 °F a mais do que o alumínio.
O titânio pode ser passivado, formando uma camada protetora na superfície que lhe confere grande resistência à maioria dos ácidos minerais e cloretos. Isso o torna altamente durável em ambientes marinhos e químicos.
Não. Com uma condutividade de apenas 3,1% em relação ao cobre (100%), o titânio é um mau condutor elétrico e um resistor razoavelmente bom; por isso, não é utilizado em aplicações que exijam alta condutividade.
Sim. O titânio não é tóxico e é biologicamente compatível com os tecidos e ossos humanos, razão pela qual é amplamente utilizado em aplicações com biomateriais e implantes.