Titânio Vs AlumínioQual é a diferença?

Atualmente, todas as indústrias procuram formas inovadoras de maximizar os lucros. Espera-se que estes métodos inovadores reduzam os custos de produção, reduzam o peso dos produtos e reduzam o consumo global de energia. Como resultado, os metais leves, incluindo o titânio e o alumínio estão a ser cada vez mais considerados como aço.

Por conseguinte, para obter a solução perfeita para o material, é importante conhecer as informações sobre a sua resistência. Este artigo compara as várias propriedades do titânio e do alumínio para que possa saber qual o material de que necessita.

Comparemos 17 diferenças entre o titânio e o alumínio

No espaço de fabrico, quando se pensa numa equipa de sonho de propriedades de materiais para peças, vêm à mente a resistência e a leveza. Essencialmente, o titânio e o alumínio vêm naturalmente à mente dos projectistas neste caso. Curiosamente, tanto o titânio como o alumínio preenchem outros requisitos importantes, como a excelente tolerância ao calor e a resistência à corrosão. Para ajudar a obter a escolha perfeita para o seu projeto, utilizaremos uma variedade de propriedades para estabelecer uma comparação entre o alumínio e o titânio. titânio. Estes incluem:

Titânio vs Alumínio: Composição dos elementos

Para diferenciar melhor o titânio e o alumínio, é importante compreender a sua composição elementar. Isto porque os diferentes componentes têm uma reatividade diferente com o ambiente ou porque podem acrescentar propriedades adicionais ao metal como um todo. Estas propriedades incluem a resistência à corrosão, o peso, etc. A sua composição elementar é a seguinte

O titânio contém uma variedade de elementos, incluindo azoto, hidrogénio, oxigénio, carbono, ferro e níquel. O titânio é a principal composição elementar e a composição de outros componentes pode variar de 0,013 a 0,5%.

O alumínio é composto por uma variedade de componentes, incluindo silício, zinco, magnésio, manganês, cobre, ferro, titânio, crómio, zircónio, etc., sendo o alumínio o componente principal.

Titânio vs Alumínio: Resistência à corrosão

A resistência à corrosão é outra propriedade que pode ser utilizada para estabelecer comparações entre o titânio e o alumínio. Tanto o titânio como o alumínio apresentam excelentes propriedades de resistência à corrosão. No entanto, um é mais resistente do que o outro e, como resultado, é mais preferível quando a resistência à corrosão é uma das principais considerações num projeto.

O titânio é inerte e, como resultado, é altamente resistente à corrosão. Devido à sua natureza inerte, o titânio é o metal mais biocompatível com uma aplicação impressionante na indústria médica. Esta aplicação pode ser encontrada na produção de aplicações cirúrgicas, enquanto as ligas Ti 6-4 resistem bem num ambiente salgado com grande aplicação na indústria marítima. Por outro lado, as ligas de alumínio formam uma camada de óxidos que torna o material não reativo com elementos corrosivos. No entanto, a corrosão destas ligas depende agora das condições aquosas/atmosféricas, como a temperatura, os produtos químicos transportados pelo ar e a composição química.

Titânio vs Alumínio: Condutividade eléctrica

A condutividade refere-se à capacidade de um material permitir o fluxo de electrões quando o potencial diminui. Para determinar a condutividade de um material, o cobre é utilizado como padrão para avaliar a condutividade.

Ao comparar a condutividade do titânio com cobreO titânio tem uma condutividade de cerca de 3,1% do cobre e alumínio tem uma condutividade de 64% do cobre. O titânio tem uma condutividade relativamente fraca e uma resistividade elevada, o que significa que o titânio pode ser utilizado como uma boa resistência.

Isto faz com que as ligas de titânio sejam excelentes em aplicações que requerem um elevado anti-magnetismo, como a imagiologia por ressonância magnética e os comboios maglev. Embora as ligas de alumínio tenham um certo grau de condutividade, são mais adequadas para aplicações que requerem um anti-magnetismo moderado e uma condutividade elevada, como equipamento eletrónico e equipamento de comunicações, em comparação com as ligas de titânio.

Titânio vs Alumínio: Condutividade Térmica

A condutividade térmica de um material é a sua capacidade de transferir ou conduzir calor. Para que um material seja um bom radiador, deve ter uma elevada taxa de condutividade, enquanto um material com baixa condutividade térmica é um bom isolante. Este fenómeno é referido como a taxa de transferência de calor por condução através de uma unidade de espessura, através de uma unidade de material para um gradiente de temperatura unitário.

Em comparação, o alumínio tem uma elevada condutividade térmica de 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/m-K) em comparação com o titânio 118 BTU-in/hr-ft²-°Fm (17,0 W/m-K). É por isso que lhe é dado tratamento preferencial quando se trata de aplicações que incluem permutadores de calor, utensílios de cozinha e dissipadores de calor.

Titânio vs Alumínio: Ponto de fusão

A temperatura de fusão de um metal, conhecida como ponto de fusão, é a temperatura à qual esse metal começa a passar da fase sólida para a fase líquida. A esta temperatura, a fase sólida do metal e a fase líquida do metal encontram-se em equilíbrio. Quando o material atinge este nível de temperatura, pode ser facilmente formado e pode ser utilizado para aplicações térmicas.

Em comparação, o titânio tem um ponto de fusão mais elevado de 1650 - 1670 °C (3000 - 3040 °F), razão pela qual é utilizado como metal refratário. Por outro lado, o alumínio apresenta um ponto de fusão inferior ao do titânio, 660,37 °C (1220,7 °F). Por conseguinte, numa aplicação de resistência ao calor, o titânio é mais aplicável.

Titânio vs Alumínio: Dureza

A dureza de um metal é o seu valor comparativo que ajuda a descrever a sua resposta à gravação, amolgadela, deformação ou arranhões ao longo da sua superfície. Isto pode ser feito principalmente com uma ferramenta chamada máquina de indentação. Como resultado, a máquina ou as ferramentas de indentação revelam o valor do metal para determinar a resistência desse metal. Embora a dureza Brinell do titânio 70 HB seja superior à do alumínio puro 15 HB, algumas ligas de alumínio apresentam uma dureza superior à do titânio. Os exemplos incluem AA7075 temperado T7 e T6, AA6082 temperado T5 e T6, entre outros.

Por outro lado, o titânio deforma-se facilmente quando é riscado ou recuado. Isto pode ser corrigido porque o titânio forma uma superfície excecionalmente dura através da formação de uma camada de óxido para formar uma camada de óxido de titânio que resiste à maioria das forças de penetração. Assim, numa aplicação em que a dureza é um dos principais requisitos, o titânio é a melhor escolha.

Titânio vs Alumínio: Densidade

A densidade da liga de titânio é de 4,54g/cm³, enquanto a densidade da liga de alumínio é de 2,7g/cm³. As ligas de alumínio são amplamente utilizadas em automóveis, bicicletas e aviões, onde a redução de peso é necessária devido às suas caraterísticas de leveza.

Embora as ligas de titânio sejam mais pesadas do que as ligas de alumínio, a resistência específica de algumas ligas de titânio de alta resistência é muito superior à de outros materiais estruturais metálicos, e as suas propriedades de leveza continuam a torná-las ideais para aplicações de alto desempenho, como naves espaciais e dispositivos médicos.

Titânio vs Alumínio: Preço

De um modo geral, as ligas de titânio custam muito mais do que as ligas de alumínio. Isto deve-se ao facto de as ligas de titânio terem um ponto de fusão mais elevado, serem mais difíceis de processar e de os recursos de minério de titânio serem relativamente escassos.

O alumínio é o metal mais rentável para maquinagem ou impressão 3D; o titânio custa mais, mas ainda assim pode dar um salto de valor. As peças leves trarão enormes benefícios para as aeronaves ou naves espaciais em termos de poupança de combustível, enquanto as peças em liga de titânio têm uma vida útil mais longa.

Titânio vs Alumínio: Durabilidade

A durabilidade do material continua a ser a sua capacidade de ser funcional sem a utilização de reparações ou manutenção excessivas quando o material é afetado pelos desafios das operações normais. Sem dúvida, tanto o titânio como o alumínio são duráveis e podem ser utilizados durante um período mais longo. O titânio é muito rígido e durável e as suas armações podem durar décadas sem qualquer sinal de desgaste quando são devidamente cuidadas.

Além disso, o titânio proporciona uma flexão razoável para ajudar a amortecer as vibrações da estrada e pode parecer esquisito quando exposto a uma carga pesada, como os alforges de turismo. Por outro lado, o alumínio também prova a sua durabilidade em ambientes de transporte extremos, especialmente quando a resistência, a segurança e a durabilidade são fundamentais.

Titânio vs Alumínio: Maquinabilidade

A maquinabilidade é uma classificação comparativa de um metal para determinar a sua reação ao esforço de maquinagem, incluindo estampagem, torneamento, fresagem e muito mais. A pontuação de maquinabilidade desse metal é utilizada para determinar o tipo de método de maquinação a utilizar. Curiosamente, o torneamento e a fresagem CNC são métodos testados pelo tempo para produzir peças de titânio e alumínio. Estas podem ser produzidas em menos de um dia, respeitando tolerâncias de +/-0,005 mm. Quando a produção de peças é necessária rapidamente, o alumínio é a escolha perfeita, uma vez que é económico e de alta qualidade.

No entanto, a maquinagem pode ser um pouco limitada no que diz respeito à geometria, porque os desenhos extremamente complexos requerem uma solução diferente, independentemente do material escolhido. Outro fator a considerar ao escolher o material para maquinação é o desperdício de maquinação. Assim, fresar o excesso de material é ótimo para o alumínio barato, mas não é ideal para o titânio caro. Como resultado, os fabricantes preferem muitas vezes produzir protótipos utilizando alumínio e, mais tarde, mudar para titânio para a produção de peças.

Titânio vs Alumínio: Formabilidade

Em termos de formabilidade, o alumínio é mais maleável do que o titânio. Todas as formas de alumínio são facilmente fabricadas em peças acabadas utilizando uma grande variedade de métodos. O alumínio pode ser cortado através de muitos processos, dependendo da forma e do formato do material.

Também pode ser cortado com diferentes tipos de serra, enquanto o laser, o plasma ou o jato de água produzem tamanhos acabados que podem ter formas e formatos complexos. Embora o titânio seja moldável e não tão moldável como o alumínio, o alumínio é a escolha perfeita quando a moldabilidade é fundamental para o sucesso de um projeto.

Titânio vs Alumínio: Soldabilidade

No que diz respeito à soldadura, que é a capacidade de um material ser soldado, ambos os metais podem ser soldados e também podem ser soldados ou unidos. No entanto, o titânio ou o alumínio são mais soldáveis do que o outro.

Em comparação, a soldadura de titânio requer mais profissionalismo, uma vez que é sempre considerada uma especialidade dentro de uma especialidade. Por outro lado, o alumínio é altamente soldável e é utilizado numa vasta gama de aplicações. Assim, se a soldabilidade for um dos principais requisitos para a seleção do material, o alumínio será a escolha perfeita.

Titânio vs Alumínio: Resistência ao escoamento

O limite de elasticidade de um material é a tensão máxima à qual um material começa a deformar-se permanentemente. Esta propriedade pode ser utilizada para diferenciar o titânio do alumínio. Quando comparado, é evidente que o titânio comercialmente puro (> 99% Ti) é um metal de resistência baixa a moderada que não é adequado para estruturas ou motores de aeronaves. Apresenta o limite de elasticidade do titânio de elevada pureza, que varia entre 170 MPa e cerca de 480 MPa, o que é considerado baixo para estruturas aeronáuticas com cargas pesadas.

Por outro lado, o alumínio puro apresenta um limite de elasticidade que varia entre 7 MPa e cerca de 11 MPa, enquanto as ligas de alumínio apresentam um limite de elasticidade que varia entre 200 MPa e 600 MPa.

Titânio vs Alumínio: Resistência à tração

A resistência à tração de um metal é a mais elevada (máxima) na curva de tensão-deformação de engenharia. Esta é a tensão mais elevada que pode ser suportada quando um material é exposto à tensão. A resistência à tração máxima à temperatura ambiente do titânio e das suas ligas varia entre 230 MPa para o grau mais macio de titânio comercialmente puro e 1400 MPa para ligas de elevada resistência.

Além disso, as forças de prova do titânio variam de cerca de 170 MPa a 1100 MPa com base no grau e condição. Por outro lado, as ligas de alumínio apresentam uma resistência muito superior à do alumínio puro. O alumínio puro apresenta uma resistência à tração de 90 MPa e pode ser aumentada para mais de 690 MPa em algumas ligas de alumínio tratáveis termicamente.

Titânio vs Alumínio: Resistência ao cisalhamento

As propriedades de resistência do metal contra a carga de cisalhamento antes de o componente falhar no cisalhamento são referidas como resistência ao cisalhamento. Esta ocorre normalmente num plano em direção paralela à direção da força que actua. A tensão de cisalhamento do titânio é classificada entre 40 e 45 MPa, dependendo das propriedades da liga, enquanto a resistência ao cisalhamento do alumínio é classificada entre 85 e cerca de 435 MPa. Por conseguinte, se a resistência ao cisalhamento constituir uma das principais razões para a seleção do material, alguns tipos de alumínio podem ser preferíveis ao titânio.

Titânio vs Alumínio: Cor

Para diferenciar ou distinguir entre titânio e alumínio, a cor do material é importante. Isto ajudará a reconhecer o material para evitar a utilização do metal errado no seu projeto. Para diferenciar, o alumínio tem uma aparência branco-prateada que varia de cor entre o prateado e o cinzento baço, dependendo da superfície do material. Esta aparência é normalmente mais prateada para superfícies lisas. Por outro lado, o titânio tem um aspeto prateado que é mais escuro quando visto à luz.

Titânio vs Alumínio: Aplicações

O titânio e o alumínio são ambos utilizados numa grande variedade de aplicações. Estas aplicações constituem uma forma possível de diferenciar os dois metais um do outro. A aplicação do titânio e do alumínio é a seguinte

Titânio

O titânio é aplicável de várias formas, entre as quais como elemento de liga no aço, reduz o tamanho do grão e como desoxidante e no aço inoxidável para reduzir o teor de carbono. Encontra-se em quase todo o espaço industrial, incluindo:

• Pigmentos, revestimentos e aditivos (tintas, pasta de dentes, papel e plástico)
• Marinha e aeroespacial (trem de aterragem, paredes corta-fogo, peças estruturais críticas, sistema hidráulico,
• Indústria (válvulas, recipientes de processo, permutadores de calor, reservatórios, indústria da pasta e do papel, soldadura por ultra-sons, alvos de pulverização catódica e muito mais).
• Consumo e arquitetura (artigos desportivos, armações para óculos, bicicletas, armas de fogo, pás, peças para computadores portáteis e muito mais)
• Jóias (para piercing no corpo, relógio, anéis e muito mais)
• Médico (implantes dentários, instrumentos cirúrgicos, utensílios cirúrgicos, etc.)

Alumínio

O alumínio é geralmente utilizado em diferentes indústrias devido à impressionante resistência à corrosão que oferece. O alumínio existe numa variedade de ligas que melhoram significativamente as suas propriedades mecânicas, especialmente quando temperado. Por exemplo, a liga de alumínio mais comum sob a forma de folhas e latas de bebidas varia entre o alumínio 92% e cerca de 99%. As principais aplicações do alumínio incluem:

1. Transportes (aviões, vagões ferroviários, bicicletas, automóveis, camiões, embarcações marítimas, naves espaciais e muitos outros)
2. Embalagens (latas, molduras, folhas,)
3. Construção civil (janelas, revestimentos, telhados, portas, arame de construção, revestimento e muito mais)
4. Aplicações relacionadas com a eletricidade (motores, transformadores...) geradores, ligas condutoras, geradores e muito mais)
5. Artigos para o lar (utensílios de cozinha, mobiliário, etc.)
6. Equipamento e maquinaria (tubos, ferramentas, equipamento de processamento e muito mais)

Resumo

Ao comparar 17 propriedades do titânio e do alumínio, incluindo a composição elementar, a resistência à corrosão, a condutividade, etc., creio que tem uma compreensão básica da escolha entre o titânio e o alumínio. Se ainda estiver indeciso sobre qual o material a escolher para o seu projeto, por favor contactar-nos imediatamente. Dispomos de uma equipa de engenheiros profissionais que pode resolver os seus problemas a qualquer momento.