1. Gesamttemperaturleistung von Ti Grade 5
Es behält eine gute Zug- und Ermüdungsfestigkeit für den langfristigen Einsatz in Umgebungen mit mäßiger Hitze bei (z. B. Gondeln in der Luft- und Raumfahrt, Komponenten von Industrieturbinen).
Seine Kriechfestigkeit (Beständigkeit gegen langsame, bleibende Verformung unter konstanter Belastung und Hitze) ist für Szenarien mit niedriger-bis-mittlerer Belastung und hohen-Temperaturen ausreichend, wird jedoch von speziellen hitzebeständigen Titanlegierungen oder Superlegierungen auf Nickel--Basis bei höheren Temperaturen übertroffen.
Dank seiner dauerhaften passiven Oxidschicht (TiO₂), die unterhalb von 400 Grad intakt bleibt, behält es auch bei erhöhten Temperaturen in nicht extrem korrosiven Medien eine gute Korrosionsbeständigkeit bei.
2. Maximale Temperatur für stabile Leistung
Langfristiger-Betrieb (Dauerbetrieb für 10,000+ Stunden): Die maximale Temperatur zur Aufrechterhaltung der vollständigen mechanischen Stabilität und strukturellen Integrität beträgt315 Grad (600 Grad F). Bei dieser Temperatur bleibt seine + Mikrostruktur unverändert und wichtige Eigenschaften (Zugfestigkeit, Kriechfestigkeit, Ermüdungslebensdauer) bleiben innerhalb der Designspezifikationen (z. B. bleibt die Zugfestigkeit bei ~75 % ihres Raumtemperaturwerts und die Kriechdehnungsrate liegt unter 1×10⁻⁸ pro Stunde unter einer Belastung von 140 MPa).
Kurzfristiger/intermittierender Gebrauch (begrenzte Exposition, Bedingungen mit geringem{1}}Stress): Es verträgt Temperaturen bis zu400 Grad (750 Grad F)für kurze Zeiträume (Stunden bis Tage). Dies wird jedoch für kritische tragende Komponenten nicht empfohlen, da selbst eine kurze Einwirkung von 400 Grad die mikrostrukturelle Stabilität zu beeinträchtigen beginnt.
3. Leistungseinbußen und Ausfälle oberhalb der stabilen Temperaturschwelle
(1) Mikrostruktureller Abbau
-Phasenvergröberung und -Phasenweichmachung: Oberhalb von 315 Grad beginnen die feinen, gleichmäßigen Lamellen in der Matrix zu wachsen und sich zu aggregieren, während die -Phase (körperzentrierte kubische Struktur) aufgrund der Atomdiffusion ihre Festigkeit verliert. Dadurch wird die ausgewogene Struktur der Legierung gestört, die für ihr Festigkeits-{5}}Zähigkeitsverhältnis entscheidend ist.
Phasenumwandlung (über 400 Grad): Eine längere Exposition über 400 Grad beschleunigt die Verschiebung hin zu einer gröberen, weniger stabilen -dominierten Mikrostruktur. Wenn sich die Temperatur dem Beta--Transus (995 Grad) nähert, führt die vollständige Bildung der --Phase zu starkem Kornwachstum, wodurch die Legierung spröde und für jede strukturelle Anwendung ungeeignet wird.
(2) Einsturz mechanischer Vermögenswerte
Zugfestigkeitsabfall: Bei 400 Grad sinkt die Zugfestigkeit auf<500 MPa (less than 60% of its room-temperature strength of 860–900 MPa). At 500°C, strength further declines to below 400 MPa, leading to plastic deformation under nominal operating loads.
Verlust der Kriechfestigkeit: Kriechdehnungsrate steigt exponentiell über 350 Grad an. Beispielsweise übersteigt die Kriechdehnungsgeschwindigkeit bei 400 Grad und 100 MPa Belastung 1×10⁻⁶ pro Stunde (100-mal höher als bei 315 Grad), was im Laufe der Zeit zu dauerhaften Dimensionsverzerrungen der Komponenten führt (z. B. Verziehen von Turbinengehäusen oder Luft- und Raumfahrthalterungen).
Reduzierung der Ermüdungslebensdauer: Hohe Temperaturen beschleunigen die Oxidation und Mikrorissbildung an Korngrenzen. Bei 400 Grad sinkt die Dauerfestigkeit (10⁷ Zyklen) auf<150 MPa (less than 50% of its room-temperature fatigue strength of 300–350 MPa), leading to premature fatigue failure in cyclic load applications.
(3) Oxidations- und Korrosionsschäden
Oberhalb von 400 Grad wird der passive TiO₂-Film auf der Legierungsoberfläche porös und uneinheitlich, wodurch Sauerstoff in das Substrat diffundieren und eine spröde Oxidschicht (Ti₂O₃ oder TiO) bilden kann. Dies führt zu einer Versprödung der Oberfläche und verringert die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Umgebungen mit Feuchtigkeit oder korrosiven Gasen (z. B. Industrieabgase oder Meeresatmosphäre). In extremen Fällen führt die interkristalline Oxidation zu Rissen und einem katastrophalen Bauteilversagen.
