Titanio: tutto ciò che si deve sapere

Titanium ingots background with Ti symbol. 3D rendering

Il mito narra che all’inizio dei tempi dall’unione di Gea, la Terra, e Urano, il Cielo stellato, nacquero i Titani, divinità ancora più antiche degli dei dell’Olimpo, incarnazione delle forze primordiali dell’Universo. Proprio l’idea di potenza primigenia derivata dalla mitologia greca ispirò Martin Heinrich Klaproth, chimico tedesco che, nel 1795, diede il nome a un nuovo elemento chimico: il Titanio.

La storia del titanio

La storia inizia qualche anno prima in Inghilterra e più precisamente a Tregony, piccolo villaggio della Cornovaglia, dove nel 1761 nasce William Gregor. Il giovane frequenta la Bristol Grammar School e lì inizia ad interessarsi di chimica. Quindi si iscrive al prestigioso St.John’s College di Cambridge per poi ricevere, nel 1787, gli ordini della Chiesa Anglicana diventando vicario presso Diptford, nel Devonshire (contea della Gran Bretagna situata nella penisola della Cornovaglia, al confine con la contea di Cornovaglia propriamente detta). Senza trascurare i suoi doveri di ministro del culto, Gregor prosegue le sue ricerche alimentando la vecchia passione per la chimica.

Un giorno, nei pressi del minuscolo e suggestivo villaggio di Manaccan (Menacan), la sua attenzione viene attirata dalle sabbie del fiume Helford e in particolare, ad affascinarlo sono alcuni granuli nerastri, attaccati a un minerale magnetico. Gregor prova allora a trattare i granuli con acido cloridrico, ottenendo in questo modo una soluzione contenente ferro e una polvere verde insolubile. All’analisi, quella la polvere avrebbe rivelato la presenza di manganese, silicio, nonché di un altro elemento a lui sconosciuto cui lo studioso, non riuscendo a classificarlo, diede il nome di menacanite, o menachina, pubblicando nel 1791 i risultati dei suoi studi.

Qualche anno dopo, correva l’anno 1795, il chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth, che già aveva scoperto l’uranio e lo zirconio nel 1789, studiò le caratteristiche di un campione di minerale proveniente dall’attuale Slovacchia noto allora come “schorl rosso”, e denominato successivamente rutilo dal geologo tedesco Abraham Gottlob Werner nel 1800. Si trattava di un minerale rosso cristallino (rutilus in latino significa rossastro) che Klaproth realizzò essere composto principalmente dall’ossido di un nuovo elemento che battezzò Titanio. Analizzando i campioni slovacchi e i risultati ottenuti da Gregor pochi anni prima, Klaproth dimostrò che l’elemento contenuto nell’ilmenite di Manaccan e quello presente nello schorl rosso erano ossidi di uno stesso metallo (nello specifico, l’ilmenite è un ossido di Ferro e Titanio di formula chimica FeTiO3, mentre il rubilo è un ossido di solo titanio di formula TiO2). Malgrado quindi il primato di Gregor nella scoperta del metallo, il titanio mantenne il nome voluto dal chimico tedesco.
Mai scelta fu più indovinata, dal momento che il nuovo elemento rivelò presto caratteristiche uniche e estremamente interessanti. Dovettero tuttavia trascorrere più di cento anni per arrivare alla produzione del metallo puro, a causa della forte tendenza del titanio a reagire con i gas atmosferici, a cominciare dall’ossigeno, e alla conseguente estrema difficoltà incontrata nell’isolare l’elemento.
Nel 1887 Lars Fredrik Nilson e Otto Pettersson ottennero titanio puro al 95% a partire dalla riduzione del tetracloruro di titanio con il sodio, conducendo la reazione in un cilindro di acciaio inossidabile a tenuta d’aria. Otto anni dopo, nel 1895, Henri Moissan arrivò ad una percentuale del 98%, riducendo il diossido di titanio tramite carbone all’interno di una fornace elettrica. Fu solo nel 1910 che fu ottenuto il titanio puro (ovvero al 99,9%) grazie agli sforzi dall’ingegnere neozelandese Matthew A.Hunter, che utilizzò un metodo divenuto noto poi come “processo Hunter”.

Il processo Hunter

Egli partì da una miscela di rutilo, cloro e coke, ottenendo così tetracloruro di titanio (TiCl4) e anidride carbonica. Il secondo passaggio del processo prevedeva la riduzione del tetracloruro di titanio con sodio, per formare titanio metallico. La differenza con il metodo utilizzato da Nilson e Pettersson consisteva nel fatto che Hunter era partito da tetracloruro di titanio molto puro, ottenendo pertanto un risultato decisamente migliore. I limiti del metodo Hunter risiedevano tuttavia nelle modalità con cui avveniva la riduzione: il metallurgista utilizzava infatti una bombola di acciaio inossidabile a tenuta d’aria, eseguendo la reazione alla temperatura di 700-800 °C. Una reazione che avveniva in maniera esplosiva, utilizzando il sodio elementare, di notevole pericolosità. Non a caso, Hunter conduceva la maggior parte dei suoi esperimenti all’aperto, nel campo di calcio del campus universitario.

Il metodo Kroll padre della moderna industria del titanio

I rischi e la scarsa efficienza del metodo Hunter, relegarono la produzione di titanio a poco più di una curiosità da laboratorio, fino a quando, nel 1932, il chimico lussemburghese William J. Kroll appunto produsse le prime quantità significative di titanio duttile combinando il tetracloruro di titanio col calcio. Nel 1938 i suoi sforzi avevano portato alla produzione di circa 20 chilogrammi di titanio: da lì a poco lo scoppio della Seconda Guerra Mondiale lo costrinse a emigrare negli Stati Uniti dove proseguì le sue ricerche Uniti presso la Union Carbide Company e successivamente presso l’U.S. Bureau of Mines. Col tempo, Kroll perfezionò ulteriormente il metodo, sostituendo come agente riducente il magnesio al calcio. Si trattava di un processo costoso, decisamente meno efficiente di quello che porta alla produzione dell’acciaio in altoforno, ma che tuttavia resta a tutt’oggi il metodo più utilizzato per la produzione industriale del titanio e che fa di Kroll il padre della moderna industria del titanio. A tutt’oggi infatti il processo Kroll è la base per la maggior parte della produzione di titanio, anche se il costo elevato resta il vero limite nell’utilizzo di questo “wonder metal”. Proprio per i costi di produzione, per molto tempo l’utilizzo del titanio rimase confinato al settore militare, dove il budget non rappresentava un limite invalicabile. Fu l’industria bellica statunitense a inaugurarne l’uso nei primi anni ’40 del secolo scorso, in pieno conflitto mondiale.

La “prima volta” del titanio

La prima volta che il titanio fu utilizzato per le componenti di un velivolo fu per il progetto sperimentale Douglas X-3 “Stiletto” dei primi anni ‘50, nato con l’obiettivo di volare alla velocità di Mach 2. Era iniziata l’epoca del titanio nell’aviazione. Pochi anni dopo, nel 1960, già il 9% in peso del Phantom F-4 era costituito da titanio. Da quei tempi, le percentuali sono costantemente aumentate. Senza dubbio il caso più noto in aeronautica resta quello del celeberrimo ricognitore strategico statunitense Lockheed SR-71, noto con il nome di “Blackbird”. Sviluppato nella leggendaria “Area 51”, il velivolo fu realizzato utilizzando per il 93% tre diverse leghe di titanio: dato infatti che l’aereo era in grado di superare i Mach 3 (ovvero tre volte la velocità del suono), le superfici venivano sottoposte a temperature superiori ai 300°C, a causa dell’enorme compressione subita dall’aria circostante. In queste condizioni, un “classico” rivestimento in lega di alluminio non sarebbe stato in grado di sopportare simili stress termici senza subire un degrado meccanico, cosa che invece il titanio era perfettamente in grado di garantire. Per dare un’idea delle condizioni estreme di volo del Blackbird, temperature così elevate portavano addirittura a un cambio di colore della carlinga dell’aeromobile che dal nero virava al blu. Con la fine della guerra fredda, L’SR-71 fu pensionato, non senza aver stabilito alcuni record tuttora ineguagliati quali la massima velocità mai raggiunta da un aereo con pilota (3.530 km/h) e la massima altezza di volo (quasi 26.000 metri). Per avere un’idea delle prestazioni del velivolo, era in grado di coprire i 3.869 km che separavano la West Coast americana dalla East Coast in poco meno di un’ora e otto minuti…

A tutt’oggi, se si escludono le superleghe al Nickel, il titanio mostra il miglior comportamento alle alte temperature e una lega di titanio è considerata l’unica scelta possibile nell’ingegneria dei materiali quando sottoposti a temperature così elevate.
Ma le caratteristiche uniche del titanio non finiscono qui. È il metallo che possiede la migliore resistenza alla corrosione, con la sola eccezione del platino. Il titanio infatti a contatto con l’ossigeno dell’aria o dell’acqua forma sulla superficie uno strato di ossido resistente e protettivo che ne garantisce anche una buona protezione dall’erosione. Addirittura, in situazioni in cui l’acqua o altri fluidi scorrono ad alta velocità, fa registrare una resistenza anche venti volte superiore rispetto alle leghe di rame e nichel.
Per questi motivi fu utilizzato (e trova tutt’oggi notevole applicazione) anche nel settore nautico. A partire dagli anni ’60, la Marina Sovietica, in piena guerra fredda, realizzò una serie di sottomarini nucleari, le famose classi Alfa e Sierra, costruite con uno scafo interamente in titanio, peculiarità questa che consentiva loro di raggiungere quote di immersione praticamente doppie rispetto a un’unità con scafo in acciaio. Vantaggi tuttavia pagati a caro prezzo, dato l’elevatissimo costo di questi sommergibili che, per questo motivo, vennero soprannominati dagli equipaggi al tempo della loro entrata in servizio “pesci d’oro”. Anche i sottomarini della classe Thyphoon, i più grandi mai costruiti (nella finzione cinematografica, il leggendario Ottobre Rosso del capitano Ramius apparteneva a questa classe) , hanno i due scafi pressurizzati e il compartimento missili realizzati in titanio.
In ambito civile, uno degli ambiti di applicazione più diffusi sin dagli esordi è stato quello dei tubi per condensatori utilizzati nella produzione di energia elettrica e che sfruttavano l’acqua di mare per lo scambio termico. Tant’è che, a partire dal 1971, negli Stati Uniti sono stati installati più di centomila chilometri di questi tubi. Più in generale, negli ambienti marini il titanio è quasi una scelta obbligata, dato che a fronte dell’elevato costo iniziale garantisce una resistenza pressochè illimitata. E non mancano i casi in cui il Titanio si rivela a conti fatti anche una scelta economica: nelle piattaforme offshore, ad esempio, la realizzazione dei tubi di sostegno in titanio consentono una riduzione di ben tre volte del peso della struttura e del relativo sistema di ancoraggio, con notevoli vantaggi economici.

Quanto pesa un oggetto in Titanio?

Vi è infine una terza, decisiva proprietà del titanio che lo rendono ideale, se non insostituibile, in diversi ambiti industriali, e non solo. Il suo basso volume specifico. Questo significa che un qualsiasi componente realizzato con una lega di titanio peserà circa la metà di un omologo in lega di acciaio.

Altre caratteristiche del titanio

Sono la resistenza alla corrosione, ottima risposta agli stress termici e peso decisamente inferiore ad altri metalli hanno inevitabilmente fatto del titanio il materiale per eccellenza nell’industria aeronautica e aerospaziale. Basti sapere, in questo senso, che la stessa conquista della Luna nel 1969 non sarebbe stata possibile senza l’utilizzo decisivo nelle missioni Apollo di questo elemento.

Una curiosità lunare

A questo proposito, una curiosità, che potrebbe aprire scenari futuri davvero fantascientifici. L’analisi dei campioni di rocce lunari riportati sulla Terra hanno rivelato che sul nostro satellite gli ossidi di titanio sono presenti in percentuali mai riscontrate sul nostro pianeta. In particolare, i campioni riportati dall’ultima delle missioni Apollo, la 17, hanno rivelato una presenza di TiO2 pari a circa il 12,1% del totale, lasciando intravedere in un futuro forse non troppo remoto la possibilità da parte dell’uomo di poter sfruttare direttamente i giacimenti lunari.

In ogni caso, non è la sua rarità a determinarne il costo di produzione tuttora molto elevato. Senza arrivare alle incredibili percentuali lunari, nella crosta terrestre esso risulta essere il nono elemento più abbondante (lo 0,63% in massa, per l’esattezza), e si ritrova nella maggior parte delle rocce eruttive e dei sedimenti che ne derivano. In particolare l’ilmenite, il minerale principale da cui si estrae il titanio, è presente in Australia, Canada, Ucraina e Norvegia, mentre il rutilio si trova con una certa abbondanza in Nord America e in Sud Africa. Portando la produzione annua mondiale a circa 90.000 tonnellate, e a 4,5 milioni di tonnellate per il diossido di titanio, TiO2.

Ciò che a tutt’oggi, resta uno scoglio ancora non del tutto superato è il costo di produzione ancora molto elevato, che impedisce un utilizzo ancora estensivo del metallo in tutti i settori industriali come accaduto per altri elementi. Oggi la ricerca si è concentrata pertanto sull’abbattimento dei costi, e molto è già stato fatto rispetto all’immediato dopoguerra. A farla da padrone resta ancora l’industria aeronautica. Grazie all’introduzione di nuovi processi elettrochimici per ottenere il titanio, oggi i più moderni aeromobili (soprattutto ad uso militare) fanno un uso sempre crescente del titanio. Prendendo a esempio il più evoluto caccia attualmente in produzione, l’F-22, il telaio è formato per il 42% da leghe al titanio (il resto è composto dal 24% circa di leghe d’alluminio e da una percentuale analoga di leghe polimeriche, con solo il 10% composto ancora da leghe ferrose). Una tendenza avviata sin dagli esordi della cosiddetta “serie 10” di caccia statunitensi (i vari F-14, F-15, F-16 e F-18) e dagli omologhi Mig-29 e Su-27 russi e delle europee classi Rafale, Gripen e Typhonn. Il tutto grazie anche e soprattutto all’introduzione di nuove tecnologie di fusione delle leghe di titanio utilizzabili per componenti di notevoli dimensioni quali i longheroni portanti delle ali o delle fusoliere, impensabili ai tempi dei primi utilizzi.

Quali gli usi del Titanio?

Moltissimi, e a volte insospettabili, gli usi che oggi si fanno di questo metallo di transizione, ventiduesimo elemento della tavola periodica. Viene ad esempio diffusamente utilizzato come pigmento bianco nelle pitture esterne, grazie al fatto di essere chimicamente inerte, all’elevato potere coprente, alla resistenza che oppone ai raggi UV (il cosiddetto “bianco di titanio” è in realtà costituito da biossido di titanio cui sono aggiunti solfato di calcio e solfato di bario).
Viene inoltre utilizzato come catalizzatore in grado di degradare numerosi composti organici. È usato anche negli smalti di porcellane pregiate, conferendo al materiale grande luminosità, durezza e resistenza agli acidi. Viene inoltre impiegato in cosmesi per la realizzazione di creme per il corpo e prodotti di makeup, ed è inserito nella composizione di alcuni prodotti solari proprio per la sua capacità prima ricordata di schermare contro la componente ultravioletta dei raggi solari. In questo campo, in realtà, sono tuttora in corso studi e approfondimenti da parte della comunità scientifica per comprendere se e in che modo le polveri di titanio possano costituire un pericolo per la salute.
Nell’industria alimentare, il biossido di titanio è utilizzato come colorante ed è noto con la sigla E171. Si ritrova in caramelle, snack, dolci, dolcificanti artificiali, prodotti a base di pesce e di formaggio e in molti altri. A questo proposito l’Efsa, l’Autorità europea per la sicurezza alimentare, ha recentemente dichiarato che i dati a disposizione per ora non permettono di associare effetti nocivi alla sua ingestione, aggiungendo tuttavia che sono necessari ulteriori approfondimenti per stabilire quale sia effettivamente la dose giornaliera accettabile senza mettere a rischio la salute dei consumatori. L’agenzia ha sottolineato inoltre la necessità di ulteriori accertamenti nel caso in cui la sostanza sia presente sotto forma di nanoparticelle, data la possibilità di penetrare la cute e entrare nel circolo sanguigno. Proprio per un principio di cautela, ad esempio, la Francia ha deciso di vietare la commercializzazione di prodotti che contengano l’E171 a partire dal 2020, anche se va detto che lo stesso provvedimento non è stato adottato da altri paesi dell’Unione.
In campo medico, al contrario, il titanio viene da tempo utilizzato con risultati eccellenti. Lo si trova nelle protesi di anche e ginocchio, nelle componenti degli stimolatori cardiaci, nelle piastre e nelle viti utilizzate per intervenire sulle fratture delle ossa (comprese quelle del cranio) e, addirittura, come metallo utilizzato per il fissaggio delle protesi dentarie.

Le caratteristiche fisiche e meccaniche del titanio

Il titanio riunisce un mix di proprietà che solitamente si ritrovano in materiali piuttosto diversi tra loro. Ha una densità di 4,5 g/cm3, superiore a quella di alluminio e magnesio, anch’essi leggeri e utilizzati a fini strutturali, ma nettamente minore rispetto agli acciai (circa la metà). Ha inoltre un’elevata resistenza meccanica alla rottura e allo snervamento, ovvero al raggiungimento di quel valore di tensione dopo il quale le deformazioni del materiale da elastiche, e quindi reversibili, diventano plastiche, e conseguentemente irreversibili anche una volta cessata la forza che le ha provocate (proprio per queste ragioni, ha un modulo elastico del tutto analogo agli acciai INOX). Resiste inoltre in maniera eccellente alla corrosione e ha valori di conducibilità e dilatazione termiche notevolmente bassi, rendendolo un materiale ideale per lavorare ad alte e altissime temperature. La sua struttura cristallina a temperatura ambiente è esagonale compatta (detta anche fase α) ma, oltre gli 882°C, diviene stabile la struttura cubica a corpo centrato (fase β), che resta tale fino al punto di fusione (1670°C per il titanio puro).
In base a questo cambio di struttura, che viene definito trasformazione allotropica, nelle leghe realizzate con il titanio si distinguono elementi α o β-stabilizzanti a seconda che essi innalzino (gli α) o abbassino (i β) la temperatura alla quale si verifica questo passaggio. Tra i primi si annoverano l’alluminio e gli interstiziali idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto (definiti tali in quanto di piccole dimensioni e in grado conseguentemente di posizionarsi nelle cavità del reticolo cristallino del metallo). Al contrario idrogeno, silicio, vanadio, cromo, manganese, ferro, cobalto, nichel, niobio, molibdeno, tantalio sono tutti β-stabilizzanti. Utilizzando questi elementi, è pertanto possibile ottenere leghe in cui il titanio si presenta con struttura cristallina solamente in fase α o β, oppure in cui coesistono entrambe le fasi, conferendo al materiale caratteristiche differenti. Aumentando il tenore di elementi interstiziali il modulo elastico aumenta, mentre diminuisce con l’aggiunta di β-stabilizzanti. Questi ultimi, al contrario, aumentano generalmente la durezza della lega. La resistenza meccanica viene sensibilmente aumentata dall’aggiunta di α-stabilizzanti: per ogni punto % di incremento nella presenza di questi elementi, la resistenza meccanica aumenta di un valore compreso tra 35 e 70 MPa. Anche se va detto che, superata la percentuale del 9% di Alluminio Equivalente, l’aggiunta di elementi alla lega porta alla formazione di composti più fragili, con reticolo cristallino ordinato. Le leghe α pertanto sono caratterizzata da elevata tenacità, sono scarsamente deformabili e sono facilmente saldabili. Negli ultimi anni il loro uso è andato via via diminuendo a favore di leghe α+β, più facilmente deformabili.

Le leghe di titanio presentano inoltre un’elevata resistenza allo scorrimento viscoso (detto anche scorrimento plastico permanente o deformazione viscosa, creep in inglese), la deformazione cui un materiale viene sottoposto se esposto per tempi prolungati ad alte temperature.
Last but not least, le leghe di titanio rispetto a qualsiasi altro materiale, a parità di resistenza meccanica, presentano i valori più elevati di resistenza alla fatica, quel fenomeno ben noto agli ingegneri strutturali che causa una progressiva degradazione di un materiale sottoposto nel tempo a carichi variabili, pur non avendo mai tali carichi superato la tensione di rottura, e che può portare alla rottura del materiale per cedimento improvviso.

Il titanio commercialmente puro è classificato in gradi che differiscono per il tenore di ferro e di elementi interstiziali presenti, conferendogli caratteristiche meccaniche differenti. Ad esempio, aumentando il tenore di ossigeno dallo 0,18% del grado 1 allo 0,40% del grado 4, il carico unitario di snervamento aumenta da 170 a 480 Mpa, a fronte di una riduzione nei valori di allungamento a rottura che dal 24 passano al 15%. L’aggiunta dello 0,2% di palladio o dello 0,1% di rutenio conferiscono al materiale anche in ambienti fortemente riducenti una straordinaria resistenza alla corrosione in fessura (una tipologia di corrosione localizzata che si riscontra in fessure in cui ristagna un liquido e che per questo colpisce soprattutto guarnizioni, giunti, chiodi, bulloni).

Il titanio in assoluto più duttile e a maggiore formabilità (la capacità di un metallo di subire una deformazione plastica senza essere danneggiato) è quello di grado 1, e viene utilizzato nel settore chimico, medico, marino e architettonico. Il grado 2 è invece il più utilizzato e, oltre alle caratteristiche del grado 1, ha un maggor carico unitario di snervamento. Pertanto è duttile, ad alta formabilità, buona saldabilità e altrettanto buona resistenza meccanica. Le sue applicazioni coinvolgono i settori più disparati, dall’automotive al settore aeronautico e marino, oltre che nell’architettura, nell’industria chimica e nel biomedicale. Il grado 3, usato in particolare nel settore aerospaziale e marino, oltre che in chimica e nel medicale, rispetto al grado 2 offre una resistenza meccanica ancora superiore, che raggiunge i valori massimi nel titanio di grado 4, utilizzato in aeronautica, per la realizzazione di strumenti chirurgici, scambiatori di calore, serbatoi criogenici.
Come detto, un’ulteriore caratteristica del titanio è la sua elevata resistenza alla corrosione, dovuta a un fenomeno elettrochimico, definito passivazione, che consiste nella formazione di un sottile film sulla superficie del metallo. In generale, questo strato sottilissimo è composto da sostanze presenti nell’ambiente, da ossigeno adsorbito sulla superficie metallica e da prodotti della corrosione.
Grazie alla sua compattezza e scarsa porosità, rallenta fino a impedire la corrosione che, diversamente, il metallo subirebbe a causa degli agenti aggressivi (acqua, aria etc.). Nel caso del titanio lo strato è formato da ossido di superficie (chimicamente, TiO2) spesso solo alcune decine di nanometri, in grado di conferire al metallo un’elevatissima resistenza alla corrosione fino a temperature prossime ai 530 °C. Associati al titanio inoltre ci sono due processi di grande interesse per molte applicazioni: la fotoctalisi e l’autopulizia. La fotocatalisi consiste nell’ossidazione degli inquinanti ad opera proprio del biossido di titanio che catalizza la reazione in presenza di raggi UV (da cui il termine fotocatalisi). Dato che l’azione dell’ossido titanio è appunto catalitica, accelera cioè la reazione senza intervenire direttamente, la sua efficacia resta inalterata nel tempo senza che il materiale si esaurisca. L’autopulizia si basa sul medesimo principio: accelera la disgregazione delle particelle che si depositano sulla superficie del metallo sfruttando il medesimo effetto catalitico, garantendo così grazie al dilavamento delle piogge la pulizia della superficie senza la necessità di interventi di manutenzione. E sfruttando il fatto che, in presenza di ossigeno, lo strato ossidato si riforma spontaneamente. È questo uno dei motivi che hanno portato l’architetto Frank Owen Ghery a scegliere il titanio per rivestire la superficie del Guggenheim Museum di Bilbao. Oltre trentamila lastre garantiscono alla struttura una pulizia costante che solo le lastre più protette (sulle quali quindi non si forma ossido di titanio in quantità sufficiente) non forniscono.
Date le caratteristiche davvero uniche del titanio, non stupirà quindi che il settore auto guardi a questo materiale con crescente attenzione, considerandolo un’ottima alternativa all’acciaio. Nella corsa alla riduzione del peso delle vetture, per abbattere i consumi e conseguentemente le emissioni inquinanti, sono stati utilizzati l’alluminio e il carbonio, entrambi molto più leggeri. L’ingresso del titanio nell’automotive si deve alla Porsche che, negli anni ’60, lo utilizzò per realizzare le bielle del motore Porsche 1500 a otto cilindri di F1. La casa di Stoccarda lo impiegò in maniera molto più diffusa nella celebre 917, che si aggiudicò la prestigiosa 24 ore di Le Mans consecutivamente nel 1970 e nel 1971. La vettura aveva bielle, valvole, molle delle sospensioni, portamozzi, campane dei dischi freno, scodellini e albero ausiliario realizzati in leghe di titanio.
Grazie alla sua ottima resistenza e trazione, il titanio è un materiale ideale per produrre telai e parti meccaniche, garantendo una diminuzione di peso davvero notevole ad ogni componente. La resistenza alla corrosione invece fa si che sia perfetto per la produzione di marmitte, sospensioni, molle, viti, dadi e bulloni.
Resta ancora da superare lo scoglio del costo, tuttora molto elevato rispetto ad altri materiali. Ecco perché il suo uso generalmente resta confinato alla produzione di auto di lusso e di supercar. La Ferrari F50 ha le bielle del suo V12 in titanio, mentre la Porsche GT3 lo ha utilizzato per le valvole. Molto più ampio l’utilizzo che ne ha fatto la Bugatti per la sua Veyron, una supercar che nella sua versione Super Sport ha stabilito nel 2010 il record di auto di produzione più veloce al mondo con i suoi 431,072 km/h di media. Bulloni e molle delle sospensioni, bielle, campane di fissaggio dei dischi freno e sistemi di scarico sono tutti in titanio.
Non mancano tuttavia gli utilizzi anche per veicoli decisamente meno inaccessibili. Negli anno ’90, la Honda introdusse le bielle in titanio nella sua Acura NSX, seguita nei primi anni Duemila dalla Nissan, per le valvole di alcuni modelli, dalla GM per gli scarichi dell Corvette e dalla Volkswagen per le molle delle sospensioni posteriori della Lupo FSI, mentre la giapponese Toyota utilizza il titanio in diversi modelli per la realizzazione delle valvole motore.

È indubbio quindi che il titanio, insieme ad alluminio e carbonio, rappresenta una delle frontiere nel mondo automobilistico, e che i tempi della sua affermazione saranno legati senza dubbio all’abbattimento dei costi di produzione.

Molti altri sono i settori industriali in cui da tempo il titanio ha fatto il suo ingresso. Viene utilizzato diffusamente nella produzione di mazze da golf, che risultano più leggere e accurate. Si usa anche per realizzare telai di biciclette, sci, racchette da tennis, montature di occhiali (in grado di riprendere la forma originale se piegate), casse di orologi, fotocamere, tegami e attrezzi da cucina. Sin dagli anni ’50, inoltre, è stato utilizato nel settore biomedicale grazie alla sua elevata compatibilità che ne fanno un materiale ideale per le protesi. Ma anche pacemaker e valcole cardiache sono spesso realizzate in titanio, data la sua comprovata resistenza all’attacco dei liquidi organici e al fatto di essere un metallo amagnetico. In pratica, malgrado sia ancora accompagnato da un’aura di esotismo e di rarità, il titanio è uno dei materiali più versatili esistenti e con una gamma di applicazioni praticamente infinite, che non potranno che aumentare nel futuro, via via che i costi di produzione diventeranno sempre più contenuti.

Gundam: la robotica giapponese anni 70

Un’ultima curiosità. Chi è nato negli anni ’70 non potrà non ricordare la celebre serie anime “Gundam”, vero e proprio cult per tutti gli amanti dei robot giapponesi e oggetto di venerazione in madrepatria (basti pensare che a Odaiba, Tokio, ne è stata realizzata una riproduzione in scala 1:1 alta venti metri…). Ebbene, nella ricerca spesso ossessiva di fedeltà e realismo dei cratori della serie (caratteristica questa che la differenzia nettamente da molte altre serie anime), il “mobile suit” è realizzato in un ipotetico Gundarium spesso definito come una lega realizzata a partire dal Titanio lunare. Mai come in questo caso, pensando agli utilizzi futuri di questo metallo, sembra davvero valido il detto ““sky is the limit…”.

LASCIA UN COMMENTO

Please enter your comment!
Please enter your name here