Osobine titanijumskih legura

Titan je nova vrsta metala, svojstva titana i sadržaj ugljika, dušika, vodonika, kisika i drugih nečistoća, najčistiji sadržaj titan jodida nečistoće nije veći od 0.1%, ali je njegova čvrstoća niska, visoka plastičnost. Svojstva industrijskog čistog titanijuma od 99,5% su: gustina ρ=4.5g/cm3, tačka topljenja od 1800 stepeni C, koeficijent toplotne provodljivosti λ=15.24W / (mK), vlačna čvrstoća σb=539MPa. Izduženje δ=25%, skupljanje preseka ψ=25%, modul elastičnosti E=1.078×105MPa, tvrdoća HB195.

(1) Visoka specifična čvrstoća

Gustoća legure titana je uglavnom oko 4,5 g/cm3, samo 60% čelika, čvrstoća čistog titana blizu čvrstoće običnog čelika, neke legure titana visoke čvrstoće više od mnogih legiranih konstrukcijskih čelika. Stoga je specifična čvrstoća titanijumskih legura (čvrstoća/gustina) mnogo veća od ostalih metalnih konstrukcijskih materijala, vidi tabelu 7-1, može proizvesti jedinicu visoke čvrstoće, dobre krutosti, lagane dijelove i komponente. Trenutno komponente motora aviona, kostur, koža, pričvršćivači i stajni trap, itd. koriste legure titanijuma.

(2) Visoka termička čvrstoća

Upotreba temperature od legure aluminijuma nekoliko stotina stepeni više na srednjoj temperaturi može i dalje održavati potrebnu čvrstoću, može biti na temperaturi od 450-500 stepeni dugotrajan rad ove dve vrste titanijumskih legura u opsegu od 150 stupnjeva do 500 stupnjeva i dalje imaju visoku specifičnu čvrstoću, a aluminijska legura na 150 stupnjeva od jačine očitog pada. Radna temperatura legure titanijuma može da dostigne 500 stepeni, legura aluminijuma je ispod 200 stepeni.

(3) Dobra otpornost na koroziju

Legura titana u vlažnoj atmosferi i morskoj vodi djeluje, njena otpornost na koroziju je daleko bolja od nehrđajućeg čelika; pitting, kisela korozija, otpornost na koroziju pod naponom je posebno jaka; alkalije, hlorid, hlor organski predmeti, azotna kiselina, sumporna kiselina, itd. imaju odličnu otpornost na koroziju. Ali titanijum ima redukcioni kiseonik, a otpornost na koroziju medija hromove soli je loša.

(4) Dobre performanse na niskim temperaturama

Titanijumska legura na niskim i ultra niskim temperaturama i dalje može zadržati svoja mehanička svojstva. Dobre performanse na niskim temperaturama, element zazora je vrlo niska legura titana, kao što je TA7, u -253 stepenu također može održati određeni stepen plastičnosti. Stoga je legura titana također važan niskotemperaturni konstrukcijski materijal.

(5) Velika hemijska aktivnost

Hemijska aktivnost titana, i atmosfera O, N, H, CO, CO2, vodena para, amonijak i druge jake hemijske reakcije. Sadržaj ugljika veći od 0.2%, formirat će tvrdi TiC u legurama titana; viša temperatura, a uloga N također će formirati TiN tvrdi površinski sloj; u 600 stepeni ili više, titanijum apsorbuje kiseonik da bi formirao očvrsli sloj visoke tvrdoće; raste sadržaj vodonika, ali i formiranje krtog sloja. Apsorpcija gasa i rezultujuća tvrdo krhka površinska dubina sloja do 0,1 ~ 0,15 mm, stepen očvršćavanja je 20% ~ 30%. Hemijski afinitet titanijuma je takođe veliki, lako se stvara adhezija sa površinom trenja.

(6) mala toplotna provodljivost, mali modul elastičnosti

Toplotna provodljivost titanijuma λ=15.24W/(mK) je oko 1/4 nikla, 1/5 gvožđa, 1/14 aluminijuma, a razne legure titanijuma imaju toplotnu provodljivost oko 50% nižu od te od titanijuma. Modul elastičnosti legure titanijuma je oko 1/2 čelika, pa je njegova krutost slaba, lako se deformiše, nije pogodna za izradu vitkih šipki i tankozidnih delova, a odboj obrađene površine pri rezanju je veoma velik, otprilike 2 do 3 puta više od nehrđajućeg čelika, što rezultira intenzivnim trenjem, prianjanjem i habanjem alata nakon površine rezača.

Titanijumska legura ima visoku čvrstoću i malu gustinu, dobra mehanička svojstva, žilavost i otpornost na koroziju je vrlo dobra. Osim toga, legure titana imaju loše performanse procesa, poteškoće u rezanju i obrađivanju, pri termičkoj obradi, vrlo lako apsorbiraju nečistoće kao što su vodonik, kisik, dušik i ugljik. Postoji i slaba otpornost na habanje, proces proizvodnje je složen. Industrijalizovana proizvodnja titanijuma započeta je 1948. godine. Potrebe vazduhoplovne industrije se razvijaju, tako da se titanijumska industrija sa prosečnom godišnjom stopom rasta od oko 8% razvija. Trenutno, svjetska godišnja proizvodnja materijala za obradu legura titanijuma dostigla je više od 40,000 tona, skoro 30 vrsta legure titanijuma. Najrasprostranjenija legura titanijuma je Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) i industrijski čisti titan (TA1, TA2 i TA3).

Legure titanijuma se uglavnom koriste za izradu delova kompresora avionskih motora, zatim strukturnih delova za rakete, projektile i brze avione. Sredinom -1960 godina, titan i njegove legure su primenjivane u opštoj industriji za izradu elektroda za industriju elektrolize, kondenzatore za elektrane, grijače za rafinerije nafte i desalinizaciju morske vode kao i uređaje za kontrolu zagađenja okoliša, itd. Titan i njegove legure postali su vrsta otpornog materijala. Titan i njegove legure postali su konstrukcijski materijal otporan na koroziju. Također se koristi za proizvodnju materijala za skladištenje vodonika i legure sa memorijom oblika.