Alluminuri di titanio, leghe di titanio, inconel sono i materiali di frontiera, di ultima generazione, per applicazioni esigenti e particolari.
Se ferro, rame e bronzo sono noti fin dalla preistoria, lo stesso non si può dire dei materiali di frontiera, quali le leghe di titanio, gli alluminuri di titanio o leghe di alluminio e, in particolare, l’Inconel.
Inizialmente l’impiego di questi materiali era limitato ai settori “nobili” (o “ricchi”), che quindi potevano investire nel loro studio, ma, negli anni, si è passati da applicazioni limitate all’aerospace o al racing, a un più ampio impiego in comparti che vedono in prima linea l’aeronautico, l’automotive, il navale e il medicale.
Il titanio e le sue leghe
Il titanio puro (più correttamente: commercialmente puro) è di scarso interesse industriale, nonostante la straordinaria resistenza alla corrosione.
Molto attrattive sono invece le sue leghe, spesso classificate in base alla microstruttura a temperatura ambiente:
- Leghe Alpha α – caratterizzate da aggiunte di Al, O e/o N , che stabilizzano la fase α
- Leghe Beta β – caratterizzate da aggiunte di Mb, Fe, V Cr e/o Mn, che stabilizzano la fase β
- Leghe miste (α+β), in cui è presente una combinazione di entrambe le classi.
Le leghe (α+β), caratterizzate da una resistenza medio-alta, rappresentano la maggioranza delle leghe di titanio utilizzate attualmente.
Trovano largo impiego nella produzione di laminati, trafilati per produzione di telai, forgiati o getti per motori e parti di aerei. Fra queste, il Ti6Al4V rimane la qualità più comune per uso generale, non solo per il settore aerospaziale. Oggi, anche per altri comparti industriali.
Considerando il Ti6Al4V come lega di riferimento, le leghe α sono quelle più facilmente lavorabili all’utensile, mentre le leghe β sono quelle più difficili da lavorare.
Le leghe di titanio possono essere classificate anche in base alla resistenza (bassa resistenza, media resistenza, alta resistenza), o al grado, legato sia alla composizione che alle proprietà meccaniche.
Proprietà – Le leghe di titanio hanno proprietà che variano in funzione della composizione e della struttura.
Lavorabilità – Parlando di difficoltà di lavorazione all’utensile, essa è dovuta alle alte temperature che si generano durante il taglio, alla reattività chimica con gli utensili e al modulo elastico relativamente basso del materiale.
Il truciolo è sottile e scorre ad alta velocità sulla superficie dell’utensile, con una superficie di contatto ridotta: ne consegue un’alta pressione di contatto che, unitamente alla bassa conducibilità termica, provocano un elevato gradiente di temperatura all’estremità dell’utensile.
