In quali parti degli aeromobili e dei veicoli spaziali vengono utilizzate le leghe di titanio?

Il titanio è uno dei principali materiali strutturali utilizzati nel settore aeronautico, in particolare per le ventole dei motori, i dischi dei compressori e le pale. Grazie alla combinazione di capacità di carico, resistenza al calore, leggerezza e affidabilità, trova impiego anche nei veicoli di lancio, nelle stazioni orbitali, nei veicoli spaziali, nei missili e in altri sistemi che richiedono prestazioni elevate.

Le leghe utilizzate per le cellule operano generalmente a temperature inferiori a 350 °C e richiedono elevata resistenza specifica, tenacità, resistenza alla fatica e saldabilità. Tra i componenti tipici figurano carrelli di atterraggio, telai, travi, rivestimenti e scudi termici. Le applicazioni nei motori includono dischi del compressore, pale, tamburi, rotori e carter. L’Ilyushin Il-76 utilizza titanio BT22 ad alta resistenza per il carrello di atterraggio e le travi portanti; l’F-22 impiega strutture in titanio a pareti sottili intorno alla parte posteriore della fusoliera, soggetta a elevate temperature. Il titanio rappresenta circa il 20% del peso della cellula del J-20. Gli elementi di fissaggio in titanio comprendono rivetti, bulloni, bulloni di bloccaggio, rivetti in titanio-niobio e dadi incollati.

Perché i progettisti del settore aerospaziale scelgono il titanio

1. Carico strutturale inferiore: Il titanio ha una bassa densità, mentre la sua resistenza si avvicina a quella dell'acciaio di media resistenza. La sua elevata resistenza specifica consente ai progettisti di sostituire l'acciaio nei carrelli di atterraggio, nelle travi e in altre strutture.
2. Resistenza alle alte temperature: Il Ti-6Al-4V può funzionare per lunghi periodi a temperature intorno ai 350 °C, mentre il Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si può operare a circa 500 °C nei componenti del compressore. Il titanio mantiene la resistenza meglio del magnesio e dell’alluminio all’aumentare del riscaldamento aerodinamico.
3. Compatibilità con i materiali compositi: Un comportamento strutturale simile in termini di rigidità e resistenza e un potenziale elettrochimico relativamente simile favoriscono la riduzione del peso e diminuiscono il rischio di corrosione galvanica.
4. Resistenza alla corrosione e durata: L'elevata resistenza alla fatica e alla corrosione garantisce una lunga durata e un'elevata affidabilità per aeromobili e motori.

Applicazioni tipiche