Aplicaciones y tendencias de uso del Titanio en la Industria Aeroespacial

Aplicaciones y tendencias de uso del Titanio en la Industria Aeroespacial

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1. Instituto Tecnológico de Chihuahua Aplicaciones y tendencias de uso del Titanio en la Industria Aeroespacial Catedrático: Ing. Pedro Zambrano Bojórquez Alumna: Elianne González Solís # de control: 14060976
2. 1 Uso del Titanio en la Industria Aeroespacial Introducción El titanio es un elemento de baja densidad (aproximadamente el 60% de la densidad del acero y superaleaciones) que puede ser reforzado enormemente mediante procesos de deformación y/o aleándolo con otros elementos. El titanio es un material no-magnético y presenta buenas propiedades de conducción de calor. Tiene un coeficiente de expansión térmico menor al del acero y el aluminio. También es altamente resistente a la corrosión y presenta alta resistencia especifica (las propiedades características del titanio elemental son dadas en la Tabla A). (Donachie, 1988) Debido a las propiedades que presenta este elemento, como las mencionadas anteriormente, el titanio es aplicado en una gran cantidad de áreas. En este trabajo se pretende hacer un enfoque sobre las propiedades, usos y futuro del titanio en la industria aeroespacial. Tabla A Propiedad Descripción o Valor Número atómico 22 Peso atómico 47.90 Volumen atómico 10.6W/D Radio covalente 1,32 A Estructura cristalina Alfa (≤882.5 ° C) Hexagonal compacto Beta (≥882.5 ° C) CCC Densidad 4.51 g/cm3
3. 2 Usos y aplicaciones del titanio. Las características de fácil maquinabilidad del titanio y otras propiedades facilitan su combinación con otros elementos como aluminio y vanadio para producir aleaciones de alta calidad. Las aleaciones de titanio son utilizadas en aeronaves, barcos, misiles y naves espaciales, en partes de alto rendimiento, como firewalls, ductos de escape de helicópteros y parte estructurales críticas. Este material en entornos militares y aeroespaciales, la propiedad de resistencia a la tracción y a la fatiga también lo ayudan a resistir fracturas. Su alta resistencia térmica a temperaturas superiores de 1,112ºF (600ºC) le permiten tener un buen rendimiento en casi cualquier ambiente. Debido a las propiedades versátiles de las aleaciones de titanio, aseguran que la demanda del metal en aplicaciones militares y aeroespaciales solo aumentará, especialmente a medida que la construcción con materiales compuestos se vuelve más dominante en los aviones militares de alto rendimiento como el F-22 Raptor (Figura 1). El titanio contribuye con el 42% de todos los materiales estructurales en peso a los aviones de última generación. En contraste, el acero y el aluminio representan solo el 6% y el 16% del fuselaje del F-22, respectivamente. (EBSCO , 2019) Figura 1. F-22 Raptor
4. 3 Tendencias de uso y futuro del Titanio De acuerdo al sitio Research and Markets: Growth Opportunities for Titanium in Global Aerospace Industry 2015-2020: Trends, Forecast and Opportunity Analysis, se pronostica que el titanio en la industria aeroespacial mundial crecerá a un CAGR del 3.3% por valor desde el 2015 hasta 2020. Las principales causas del crecimiento del titanio en el mercado son debido al aumento de la demanda de materiales ligeros y a la mayor penetración del uso de titanio por aeronave. El mayor enfoque en la reducción de peso y la eficiencia de combustible de los fabricantes de aeronaves ha aumentado el uso de aleaciones de titanio en las aeronaves. Las aleaciones de titanio en aeronaves son utilizadas principalmente en la estructura del avión (fuselaje, que es el segmento más grande), en el motor y otras partes. “Estados Unidos es el mayor consumidor de material de titanio en la industria aeroespacial. Se espera que Europa sea testigo del mayor crecimiento (por valor y volumen) durante el período de pronóstico en virtud del crecimiento en los mercados de aviones comerciales y regionales, seguido de Asia Pacífico y América del Norte.” (Research and Markets, 2002-2019) En otro sitio llamado Report Linker: Titanium in the Global Aerospace Industry Report: Trends, Forecast and Competitive Analysis reporta que el futuro del titanio en el mercado aeroespacial parece prometedor con oportunidades en los aviones coemrciales y militares, helicópteros y aviación general. Pronostíca que se espera que el titanio en la industria aeroespacial mundial alcance un estimado de $5,4 mil millones para 2030 con un CAGR del 3,6% de 2018 a 2030. Siendo los principales impulsores de este crecimiento para este mercado con las entregas de aeronaves y la demanda de materiales ligeros de titanio. (Report Linker, 2018) Aunque el titanio es un metal que tiene una amplia aplicación en la industria militar y aeroespacial, actualmente, la extracción de titanio a partir de su mena es la primera barrera económica para la introducción del titanio en mercados que no estén vinculados a las industrias mencionadas anteriormente.
5. 4 El titanio nunca se presenta en su forma elemental debido a su alta reactividad, sino que se encuentra en forma de óxidos, lo que hace mas difícil su extracción. (P.G. Esteban*, 2011) Uno de los principales productores de titanio es Rusia, de acuerdo con un estudio realizado por un periódico digital. La corporación rusa VSMPO-Avisma, es el mayor productor mundial de titanio. (Economia Hoy, 2006) Conclusión Cada día en la industria aeroespacial se requieren nuevos y mejores materiales para la producción de las aeronaves y sus componentes. El titanio y sus aleaciones ha mostrado ser uno de los materiales con las mejores y mas adecuadas propiedades para su aplicación en esta y otras industrias, por lo que la demanda del titanio aumentará en los siguientes años como se explicó ya en los párrafos anteriores. Aunque una de las desventajas de la utilización de este metal es que su extracción es muy costosa. Referencias y Bibliografía Donachie, M. (1988). Titanium: A Technical Guide (2nd ed.). Ohio, EE.UU.: ASM International. Economia Hoy. (7 de 11 de 2006). Obtenido de Mayor productor mundial de titanio pasa a manos del Estado ruso: https://www.economiahoy.mx/empresas- finanzas/noticias/98757/11/06/Mayor-productor-mundial-de-titanio-pasa-a-manos- del-Estado-ruso.html EBSCO . (11 de 1 de 2019). (T. News, Productor) Obtenido de Why Military, Aerospace Industries Rely Heavily on Titanium: http://web.b.ebscohost.com.conricyt.remotexs.co/ehost/detail/detail?vid=0&sid=9a3 cde42-6b1d-4884-80fc- 2d6e5c82f835%40sessionmgr102&bdata=Jmxhbmc9ZXMmc2l0ZT1laG9zdC1saXZl#A N=134092700&db=bwh P.G. Esteban*, L. B.-N. (Marzo-Abril de 2011). Introducción al procesado pulvimetalúrgico del titanio. Revista de Metalurgia . Report Linker. (Julio de 2018). Obtenido de Titanium in the Global Aerospace Industry Report: Trends, Forecast and Competitive Analysis: https://www.reportlinker.com/p05483281/Titanium-in-the-Global-Aerospace- Industry-Report-Trends-Forecast-and-Competitive-Analysis.html Research and Markets. (2002-2019). Obtenido de Growth Opportunities for Titanium in Global Aerospace Industry 2015-2020: Trends, Forecast and Opportunity Analysis: https://www.researchandmarkets.com/research/x7j6rr/growth