1. Contenido máximo de oxígeno permitido en aleación de titanio GR.5
2. Impurezas que afectan la estabilidad química de la aleación de titanio GR.5
Hierro (Fe)
Fe es una impureza común en GR.5, con un límite máximo estándar de 0,30% en peso (según ASTM B348). En concentraciones superiores a este umbral, el Fe se segrega en los límites de las fases /, formando fases intermetálicas frágiles (p. ej., TiFe). Estas fases actúan como sitios de iniciación de la corrosión, reduciendo la resistencia a la corrosión por picaduras en entornos que contienen cloruro- (por ejemplo, agua de mar o atmósferas costeras). El exceso de Fe también degrada la resistencia de la aleación al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) en medios ácidos o cargados de sal-.
Carbono (C)
El contenido de carbono máximo permitido en GR.5 es 0,08% en peso (estándares ASTM). Los niveles elevados de carbono forman precipitados de carburo de titanio (TiC) duros y quebradizos, que alteran la microestructura uniforme. Las partículas de TiC actúan como sitios de nucleación de microfisuras y reducen la capacidad de la aleación para pasivarse en ambientes corrosivos, debilitando su resistencia a la corrosión general y localizada. En aplicaciones de alta-temperatura (por encima de 300 grados/572 grados F), el exceso de carbono acelera la oxidación al promover la formación de capas de óxido no-protectoras.
Nitrógeno (N)
El nitrógeno está limitado a un máximo de 0,05% en peso en GR.5. Al igual que el oxígeno, el nitrógeno es un fortalecedor intersticial, pero el exceso de nitrógeno forma precipitados de nitruro de titanio (TiN). El TiN es muy frágil y reduce la ductilidad de la aleación, al tiempo que perjudica la integridad de la película pasiva de TiO₂ que proporciona protección contra la corrosión. En aplicaciones biomédicas (p. ej., implantes ortopédicos), las impurezas de nitrógeno pueden comprometer la biocompatibilidad al inducir inflamación localizada y reducir la resistencia a la corrosión en los fluidos corporales (p. ej., fluido corporal simulado, SBF).
Hidrógeno (H)
El hidrógeno tiene el límite más estricto en GR.5, normalmente limitado a 0,015% en peso (150 ppm) para la mayoría de los grados. Incluso cantidades mínimas de hidrógeno pueden causarfragilización por hidrógeno (HE)en aleaciones de titanio. El hidrógeno se difunde en la red y forma fases de hidruros frágiles (p. ej., TiH₂) a lo largo de los límites de los granos o las interfaces de fases. Estos hidruros reducen drásticamente la ductilidad y la tenacidad y, bajo cargas de tracción o cíclicas, provocan fracturas prematuras. En entornos de procesamiento químico (por ejemplo, soluciones ácidas o gases ricos en hidrógeno-), la captación de hidrógeno se acelera, comprometiendo aún más la estabilidad química y mecánica.
Silicio (Si)
El silicio es una impureza traza con un límite máximo de 0,10% en peso en GR.5. Si bien pequeñas cantidades de Si pueden mejorar la resistencia a la oxidación a altas temperaturas-al estabilizar la capa de óxido, el exceso de Si forma precipitados de siliciuro (por ejemplo, Ti₅Si₃). Estos precipitados degradan la resistencia a la corrosión en medios alcalinos u oxidantes y reducen la vida útil de la aleación en ambientes corrosivos. En los componentes de motores aeroespaciales que funcionan a altas temperaturas, el exceso de Si puede provocar oxidación prematura e incrustaciones.
