Titanios e Suas Ligas - Teorico
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Titanios e Suas Ligas - Teorico


DisciplinaMetalurgia Mecânica145 materiais1.908 seguidores
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Subconchoídal 
Traço Branco amarelado 
Transparência Transparente e translúcido 
Sistema cristalino Tetragonal 
Hábito piramidal, bipiramidal, achatado 
Usos Fonte de titânio 
 
Devido ao elevado custo de produção, a principal aplicação do titânio metálico se deu 
na indústria aeroespacial cujo valor agregado dos componentes é bastante elevado e em 
indústrias químicas onde possuem ambientes altamente agressivos (ácidos ou básicos).Além 
destas aplicações, o titânio (Ti) apresenta também uma ampla aplicação na área de 
biomateriais, por ser compatível ao corpo humano. 
 
Processamento 
O tipo de depósito determina o processo de concentração nas usinas de 
beneficiamento de minério de titânio. A granulometria de liberação e a composição 
mineralógica da ganga são influenciadas pela origem geológica do minério. 
Nos depósitos primários, o processo se inicia com a britagem, e logo em seguida a 
moagem, a qual promove a liberação da ilmenita. Nesse depósito, geralmente, a ganga é 
formada, principalmente, por magnetita, hematita, quartzo, albita, etc. A ilmenita tem densidade 
de 4,5g/cm³ e, em termos de susceptibilidade magnética, é classificada como mineral 
magnético e fortemente magnético, comporta-se como mineral condutor (Dana, 1976; 
Sampaio, 2002). A hematita (Fe2O3) tem densidade em torno de 5,5 e é um mineral 
fracamente magnético e condutor. O quartzo e a albita possuem densidade em torno de 2,7 e 
são minerais não-magnéticos e não-condutores. 
A concentração de ilmenita, portanto, pode ser obtida por meio de métodos gravíticos e 
magnéticos. Para a separação gravítica da ilmenita têm sido usados equipamentos como: 
espirais, mesas concentradoras, cones Reichert e jigues (Nair, 1980; Fan e Rowson, 2000). 
A flotação é usada para a concentração de finos, naturais ou gerados no circuito de 
cominuição, trabalhando em faixas granulométricas impróprias para os métodos gravíticos. A 
flotação da ilmenita e dos minerais oxidados de ferro pode ser realizada com ácidos graxos e 
seus sabões, sulfonatos, aminas ou succinamatos. A ilmenita apresentar baixa susceptibilidade 
à flotação, resultando em baixos valores de recuperação. Fan e Rowson (2000) constataram a 
influência do estado de oxidação das espécies Ti4+ e Fe2+ nas propriedades superficiais da 
ilmenita e conseguiram aumentar a recuperação da flotação, com oleato de sódio, de 65% para 
83% com o uso de um ativador. 
Após um processo de britagem, se comercializa o minério primário na forma de lump. 
Já nos depósitos de placers, o minério está na forma de areia. O minério é constituído por 
ilmenita, rutilo, outros minerais pesados (zirconita e monazita, por exemplo), onde o quartzo é o 
principal componente da ganga. 
Logo, a granulometria dos minerais de titânio estaram na faixa granulométrica entre 1,5 
e 0,074 mm, uma vez que os depósitos de areia de praia têm características que facilitam a 
concentração gravítica.No processo de concentração inicialmente remove-se o material grosso. 
 A concentração gravítica, via úmida, é feita em espirais e/ou em cones Reichert, para 
eliminação do quartzo e outros componentes leves. O concentrado de minerais pesados é 
secado (geralmente em secadores rotativos) e, logo depois, exposto à separação magnética e 
separação elétrica de alta tensão. Um concentrado de ilmenita é resultado da separação 
magnética. A fração não-magnética é processada em separador de alta tensão, para remoção 
de rutilo e de alguma ilmenita residual. A recuperação dependerá da granulometria do minério, 
sendo encontrados valores mais altos com o minério grosso. 
 As duas principais usinas de titânio, no Brasil, provenientes de placers, utilizam essa 
combinação de métodos de concentração gravimétrica, magnéticos e de alta tensão. Na usina 
da Millennium, em Mataraca (PB), assim que ocorre a eliminação de material orgânico e da 
areia grossa, o minério passa por métodos gravíticos de concentração, concentração 
magnética em separadores Jones e, posteriormente, separadores Carpco de alta tensão. O 
processo gera concentrados de ilmenita com 54,5% TiO2 e de rutilo com 94,5% TiO2 (Sampaio 
et al., 2001). Na usina da INB (Indústrias Nucleares do Brasil), em São Francisco de 
Itabapoana (RJ), o minério na faixa granulométrica entre 0,1 e 2,0 mm é inicialmente 
concentrado em espirais. Após a secagem, o pré-concentrado obtido passa por separação 
magnética em equipamentos dos tipos de tambor e de esteira e, em seguida, por separador 
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eletrostático. No processo são obtidos concentrados de ilmenita com mais de 54% TiO2 e de 
rutilo com 94% TiO2 (Schnellrath et al., 2001). 
 
 
Propriedades Mecânicas Do Titânio 
 
O titânio comercialmente puro apresenta tensão limite de resistência à tração variando 
entre 240 e 690 Mpa, e sua ductilidade varia de um alongamento de 20 a 40 %, e a redução 
de área vária entre 45 e 65 %, dependendo dos teores de elementos intersticiais. Além de 
possuir o modulo de eslaticidade de 103 GPa, porém nas ligas de titânio o módulo de 
elasticidade é mais alto, podendo chegar a 124 GPa, em relação ao alumínio (70 GPa) e 
magnésio (43 GPa) é bem maior, porém inferiores aos dos aços (205 GPa).Já o módulo de 
cisalhamento do titânio e de suas ligas, do mesmo modo, atinge valores intermediários entre os 
do alumínio e do aço, variando entre 34 e 48 GPa. 
Adições de elementos de ligas em teores expressivos aumentam a resistência 
mecânica em comparação com o titânio comercialmente puro. Estes elementos de liga, como 
Al, V, Cr, Fe, Mn e Sn, são adicionados tanto em sistemas binários como em sistemas ternários 
e mais complexos em geral. Por outro lado, simultaneamente ao aumento de 
dureza/resistência mecânica, ocorre redução de ductilidade. As ligas de titânio podem atingir 
tensão limite de resistência à tração superior a 1370 MPa com ductilidade satisfatória 
(alongamento de até 15 %). Porém, comercialmente estão disponíveis ligas de titânio com 
resistência à tração na faixa de 690 a 1030 MPa, fundidas em forno de indução e depois 
trabalhadas mecanicamente, que possuem ductilidade satisfatória (alongamento de 10 a 20 %). 
Ligas fundidas por indução, e depois trabalhadas, podem atingir resistência à tração ainda mais 
elevada, porém com baixa ductilidade, o que restringe bastante o campo de aplicações destas 
ligas produzidas por este processo. 
A dureza do titânio comercialmente (Vickers) puro varia entre 90 e 160 HV, enquanto a 
dureza de ligas de titânio termicamente tratadas varia entre 250 e 500 HV. Uma liga de titânio 
comercial típica, com tensão limite de resistência ao escoamento da ordem de 895 MPa atinge 
dureza da ordem de 320 HV ou 34 HRC (dureza Rockwell C). 
A tenacidade ao impacto do titânio e de suas ligas é boa, enquanto sua resistência à 
fadiga pode ser considerada muito boa. O titânio comercialmente puro não apresenta boa 
resistência à fluência, porém ligas de titânio podem apresentar melhor resistência à fluência, 
melhorada pelo trabalho mecânico a frio. 
Por outro lado o trabalho a frio aumenta a resistência mecânica/dureza. O aumento de 
temperatura de trabalho, que provoca rápida queda de resistência mecânica no alumínio, 
apresenta este efeito, porém de modo mais lento, no titânio e suas ligas. 
O titânio possui estrutura hexagonal compacta (HC) à temperatura ambiente, esta fase 
é denominada fase alfa (\u3b1) e é termodinamicamente estável até a temperatura de 882 ° C, na 
qual se transforma numa estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), conhecida como fase beta 
(\u3b2), que se mantém estável até ser atingida a temperatura de fusão mencionada. As principais 
características deste metal são: o baixo peso específico, boa resistência mecânica, excelente 
resistência à corrosão, boa ductilidade, boa usinabilidade, além de ser biocompatível. 
 
 
Fig.02: Representações de célula unitária HC: (a) posições atômicas; (b) arranjo atômico; (c) átomos 
dentro da célula unitária. 
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Fig.03: Representações de célula unitária CCC: (a) posições atômicas; (b)