{"id":50655,"date":"2023-03-16T00:01:54","date_gmt":"2023-03-15T23:01:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=50655"},"modified":"2025-03-03T22:41:46","modified_gmt":"2025-03-03T21:41:46","slug":"titanio-aleacion-ti6al4v-020220212","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/titanio-aleacion-ti6al4v-020220212\/","title":{"rendered":"El titanio, sus aleaciones y la impresi\u00f3n 3D de Ti6Al4V"},"content":{"rendered":"

El titanio y sus aleaciones tienen gran importancia en la impresi\u00f3n 3D, siendo la m\u00e1s importante la aleaci\u00f3n Ti6Al4V. El titanio es un material met\u00e1lico<\/a> que se encuentra en la naturaleza combinado en forma de oxido, concretamente en rutilo (TiO2) o ilmenita (FeTiO3). La extracci\u00f3n del titanio puro se realiza empleando el M\u00e9todo de Kroll. De forma b\u00e1sica y simplificada consiste en la obtenci\u00f3n de tetracloruro de titanio (TiCl4) por cloraci\u00f3n a 1000\u00baC en presencia de \u00f3xido de carbono, el cual se reduce posteriormente con magnesio o sodio molido en una atm\u00f3sfera inerte a una temperatura de entre 800-850\u00baC, obteniendo titanio puro. La elevada reactividad del titanio hace dif\u00edcil su obtenci\u00f3n como metal puro, por lo que una muestra de pureza 99,9% es catalogada como titanio comercialmente puro. Debido a ello generalmente se usa combinado con otros elementos formando una aleaci\u00f3n.<\/p>\n

Las principales propiedades del titanio son su elevada resistencia mec\u00e1nica, baja densidad y excelente resistencia a la corrosi\u00f3n. Este conjunto de propiedades hace que el titanio y sus aleaciones sean materiales atractivos para diversos sectores como el aeron\u00e1utico, aeroespacial, medico, etc., siendo la \u00fanica desventaja su elevado precio. Adem\u00e1s, debido a las propiedades que presenta sus aleaciones, son materiales muy interesantes y con elevado potencial para la fabricaci\u00f3n de piezas y elementos mediante fabricaci\u00f3n aditiva.<\/p>\n

\"Ti6Al4V\"

Freno de Bugatti impreso en titanio mediante fabricaci\u00f3n aditiva. | Cr\u00e9ditos: Bugatti<\/p><\/div>\n

Clasificaci\u00f3n y tipos de aleaciones de titanio<\/h3>\n

Las aleaciones de titanio se dividen en tres grupos: \u03b1, \u03b1 + \u03b2 y \u03b2<\/strong>, en funci\u00f3n de la fase o fases presente en la microestructura de la aleaci\u00f3n. En este punto, muchos os preguntar\u00e9is \u00bfQu\u00e9 es la microestructura y que es una fase? La microestructura<\/strong> es la estructura visible de un material mediante un microscopio \u00f3ptico o electr\u00f3nico, la cual aporta informaci\u00f3n sobre el tama\u00f1o, forma y orientaci\u00f3n de los cristales individuales o granos que forman un material. Adem\u00e1s, la microestructura define en gran medida las propiedades del material. Por el contrario, una fase<\/strong> es una regi\u00f3n del material con propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas homog\u00e9neas. As\u00ed mismo, difiere en su microestructura y\/o composici\u00f3n de otra regi\u00f3n. Ambas caracter\u00edsticas del material dependen de la velocidad de enfriamiento desde su estado l\u00edquido a su estado s\u00f3lido y del tratamiento t\u00e9rmico aplicado.<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

La clasificaci\u00f3n en cada uno de los grupos depende de los elementos con los que se combine el titanio. En las aleaciones de tipo \u03b1 predominan los elementos \u03b1-estabilizadores (Aluminio, Carbono, Ox\u00edgeno, Nitr\u00f3geno). Las aleaciones \u03b1 destacan por sus bajas propiedades mec\u00e1nicas en comparaci\u00f3n al resto de las aleaciones de titanio y su excelente resistencia a la corrosi\u00f3n. Dentro de este grupo las aleaciones m\u00e1s empleadas son: Ti3Al2.5V y Ti5Al2.5V. Las aleaciones tipo \u03b2 se han desarrollado con el fin de mejorar las propiedades mec\u00e1nicas del material. Estas aleaciones presentan \u03b2 estabilizadores (Hierro, Molibdeno, Vanadio), siendo algunas de las utilizadas las Ti10.2.3, Ti555.3 y Ti17.<\/p>\n

Por \u00faltimo, las aleaciones tipo \u03b1 + \u03b2 son las m\u00e1s estudiadas y contienen elementos tanto \u03b1-estabilizadores como \u03b2 estabilizadores, que dan lugar a una microestructura mixta con una buena combinaci\u00f3n de propiedades. La aleaci\u00f3n m\u00e1s usada es la Ti6Al4V<\/strong> que ocupa un 56% del mercado total del Ti debido a un equilibrio entre resistencia mec\u00e1nica, ductilidad, resistencia a fatiga y tenacidad de fractura<\/a>. Por tipolog\u00eda de aleaci\u00f3n la utilizaci\u00f3n en el mercado se divide en un 26% (\u03b1), 4% (\u03b2) y 70% (\u03b1 + \u03b2).<\/p>\n

\"Ti6Al4V\"

A la izquierda una microestructura Ti6Al4V equiaxial (estado de recepci\u00f3n sin tratamiento t\u00e9rmico). A la derecha el diagrama de fases Ti6Al4V.<\/p><\/div>\n

Impresi\u00f3n 3D de la aleaci\u00f3n Ti6Al4V<\/h3>\n

De la misma manera que en el mercado general, en la impresi\u00f3n 3D la aleaci\u00f3n Ti6Al4V es la m\u00e1s importante debido a que posee alta resistencia, baja densidad, excelente resistencia a la corrosi\u00f3n y elevada biocompatibilidad. Este conjunto de propiedades hacen que sea utilizada en diferentes industrias como la automovil\u00edstica<\/a>, aeroespacial, m\u00e9dica\/biom\u00e9dica<\/a>, qu\u00edmica o militar, entre otras.<\/p>\n

La impresi\u00f3n 3D de piezas y elementos empleando Ti6Al4V parte de la obtenido de la aleaci\u00f3n en forma de polvo. Para ello se emplean principalmente dos t\u00e9cnicas: atomizaci\u00f3n por plasma o atomizaci\u00f3n por gas. La atomizaci\u00f3n por plasma<\/strong> se emplea en la producci\u00f3n de polvo de materiales reactivos (Ti6Al4V). La t\u00e9cnica consiste en la alimentaci\u00f3n de alambres de la aleaci\u00f3n en la tolva del atomizador. Estos se funden mediante un soldador de plasma y a medida que el metal fundido cae se solidifica creando part\u00edculas esf\u00e9ricas. La atomizaci\u00f3n por gas<\/strong> es la t\u00e9cnica m\u00e1s empleada. Mediante esta t\u00e9cnica se incorporan el material fundido en una boquilla y se rompe en una corriente de gas inerte (Ar o N). La corriente de gas solidifica el material fundido dando lugar a part\u00edculas esf\u00e9ricas que se depositan y recogen en el fondo de la c\u00e1mara.<\/p>\n

Las t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n de polvo met\u00e1lico, en este caso de Ti6Al4V, es muy importante ya que otorga el tama\u00f1o de part\u00edcula y las caracter\u00edsticas del polvo met\u00e1lico, las cuales condicionan las propiedades de la pieza o elemento final. Actualmente se comercializan tres tipos de polvo de Ti6Al4V. TC4 de acuerdo a la norma GB\/T 3620.1-2017, Ti6Al4V grado 5 y Ti6Al4V grado 23 de acuerdo a la norma ASTM B348-13. Los tres tipos se diferencian en la distribuci\u00f3n del tama\u00f1o de part\u00edcula, el cual limita el espesor m\u00ednimo de capa impresa. Por \u00faltimo, las t\u00e9cnicas de impresi\u00f3n 3D m\u00e1s empleadas utilizando Ti6Al4V son el DMLS y el SLM, en funci\u00f3n del tipo de pieza y las propiedades que se desean lograr.<\/p>\n