L'industria moderna richiede che i materiali strutturali abbiano elevata resistenza, resistenza alla frattura e rigidità, riducendo al contempo il peso il più possibile. In questo caso, le leghe leggere ad alta resistenza rappresentate da alluminio e titanio e le leghe resistenti al calore portanti rappresentate da superleghe a base di Ni sono diventate uno dei materiali di sviluppo chiave nei piani di ricerca e sviluppo di nuovi materiali di vari paesi e sono importanti anche nella produzione additiva laser. importanti materiali applicativi.
I vantaggi e le differenze del titanio e dell'alluminio
Le leghe di alluminio e le leghe di titanio, grazie alla loro eccellente bassa densità e resistenza strutturale, sono ampiamente utilizzate nella produzione aerospaziale, automobilistica, di macchinari e in altri campi, sia che si utilizzi la stampa 3D che la lavorazione CNC, in particolare occupano una posizione molto importante nel settore aeronautico. È il principale materiale strutturale nell'industria aeronautica.
Sia il titanio che l'alluminio sono leggeri, ma c'è ancora una differenza tra i due. Anche se il titanio pesa circa due terzi in più dell’alluminio, la sua resistenza intrinseca significa che se ne può utilizzare meno per ottenere la resistenza richiesta. Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nei motori a reazione degli aerei e in vari veicoli spaziali e la loro resistenza e bassa densità possono ridurre i costi del carburante. La densità della lega di alluminio è solo un terzo di quella dell'acciaio, ed è il materiale leggero più utilizzato e più comune per le automobili in questa fase; studi hanno dimostrato che le leghe di alluminio possono utilizzare fino a 540 kg in un veicolo completo. La riduzione del peso del 40%, la carrozzeria interamente in alluminio di Audi, Toyota e altri veicoli del marchio, ne è un buon esempio.
Poiché entrambi i materiali hanno un'elevata resistenza e una bassa densità, è necessario considerare altri fattori di differenziazione quando si decide quale lega utilizzare.
Resistenza/Peso: in situazioni critiche, ogni grammo di un componente conta, ma se sono necessari componenti con resistenza maggiore, il titanio è la strada da percorrere. Per questo motivo, le leghe di titanio vengono utilizzate, tra gli altri, nella produzione di dispositivi/impianti medici, complessi gruppi satellitari, dispositivi di fissaggio e stent.
Costo: l’alluminio è il metallo più conveniente per la lavorazione o la stampa 3D; il titanio è costoso ma può comunque fare un salto di valore. Le parti leggere apporteranno enormi vantaggi al risparmio di carburante di aerei o veicoli spaziali, mentre le parti in lega di titanio avranno una durata utile più lunga.
Prestazioni termiche: la lega di alluminio ha un'elevata conduttività termica e viene spesso utilizzata per realizzare radiatori; per le applicazioni ad alta temperatura, l'elevato punto di fusione del titanio lo rende più adatto e i motori aeronautici contengono un gran numero di componenti in lega di titanio.
Resistenza alla corrosione: sia l'alluminio che il titanio hanno un'eccellente resistenza alla corrosione.
La resistenza alla corrosione e la bassa reattività del titanio lo rendono il metallo più biocompatibile ed è ampiamente utilizzato in applicazioni mediche come gli strumenti chirurgici. Il Ti64 resiste bene anche agli ambienti salini e viene spesso utilizzato in applicazioni marine.
Le leghe di alluminio e le leghe di titanio sono molto comuni nelle applicazioni aerospaziali. La lega di titanio ha un'elevata resistenza e una bassa densità (solo circa il 57% dell'acciaio) e la sua resistenza specifica (resistenza/densità) è molto maggiore di quella di altri materiali strutturali metallici. Può produrre parti con elevata resistenza unitaria, buona rigidità e leggerezza. Le leghe di titanio possono essere utilizzate per componenti di motori aeronautici, scheletri, rivestimenti, elementi di fissaggio e carrelli di atterraggio. I dati di riferimento della tecnologia di stampa 3D hanno rilevato che la lega di alluminio è adatta per lavorare in un ambiente inferiore a 200 gradi. Il materiale in alluminio utilizzato nella fusoliera dell'Airbus A380 rappresenta più di 1/3 e il C919 utilizza anche un gran numero di materiali convenzionali in lega di alluminio ad alte prestazioni. Le leghe di alluminio possono essere utilizzate per il rivestimento degli aerei, le paratie e le centine delle ali.
