1. Mechanische Eigenschaften
Kommerziell reines Titan
Stärke: Es hat eine relativ geringe Zugfestigkeit, die mit der Sorte zunimmt. Beispielsweise beträgt die Zugfestigkeit der Güteklasse 1 etwa 240–370 MPa und die der Güteklasse 4 kann 480–620 MPa erreichen. Es ist ein typisches Material mithohe Duktilität und geringe Festigkeit.
Duktilität und Zähigkeit: Es zeichnet sich durch eine hervorragende Dehnung (bis zu 20–30 %) und Kaltumformleistung aus und ermöglicht eine einfache Verarbeitung zu dünnen Platten, Rohren und komplex geformten Bauteilen ohne Rissbildung.
Ermüdungsbeständigkeit: Seine Ermüdungsfestigkeit ist mäßig und es ist anfällig für Ermüdungsversagen bei Wechsellasten mit hohen Zyklen.
Titanlegierungen
Stärke: Legierungselemente wie Aluminium (Al), Vanadium (V) und Zinn (Sn) werden hinzugefügt, um die Festigkeit deutlich zu verbessern. Beispielsweise kann die Zugfestigkeit der üblichen Ti-6Al-4V-Legierung 860 MPa überschreiten, und die von hochfesten Titanlegierungen kann 1200–1400 MPa erreichenhohe Festigkeit und mäßige Duktilität.
Duktilität und Zähigkeit: Die Dehnung von Titanlegierungen ist im Allgemeinen geringer als die von handelsüblichem Reintitan (normalerweise 10–15 %). Einige hochfeste Legierungen weisen sogar eine verringerte Zähigkeit auf und neigen bei niedrigen Temperaturen zum Sprödbruch.
Ermüdungs- und Kriechfestigkeit: Titanlegierungen weisen eine ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit und Kriechfestigkeit auf, insbesondere bei mittleren{0}}bis-hohen Temperaturen. Sie können ihre Strukturstabilität bei wechselnden Belastungen und hoher Temperaturbeanspruchung über einen langen Zeitraum aufrechterhalten, was handelsüblichem reinem Titan weit überlegen ist.
2. Korrosionsbeständigkeit
Kommerziell reines Titan
Es hathervorragende universelle Korrosionsbeständigkeit. Seine Oberfläche kann einen dichten, selbstheilenden Passivfilm aus Titandioxid (TiO₂) bilden, der der Erosion der meisten organischen Säuren, anorganischen Säuren (außer konzentrierter Flusssäure und heißer konzentrierter Schwefelsäure), Laugen, Salzlösungen und atmosphärischen Umgebungen widerstehen kann.
Es funktioniert gut in rauen korrosiven Umgebungen wie Meerwasser, chlorhaltigen Medien und feuchtem Chlorgas und wird häufig in der Chemie- und Schiffstechnik eingesetzt.
Titanlegierungen
Die Korrosionsbeständigkeit von Titanlegierungen beträgthängt von der Art und dem Gehalt der Legierungselemente ab. Beispielsweise haben Titanlegierungen vom --Typ (z. B. Ti-5Al-2,5Sn) eine Korrosionsbeständigkeit, die der von handelsüblichem reinem Titan nahe kommt, während Titanlegierungen vom Typ - oder + - (z. B. Ti-6Al-4V) aufgrund der Zugabe von Vanadium und anderen Elementen eine leicht verringerte Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Titanlegierungen sind nicht für stark korrosive Umgebungen wie stark reduzierende Säuren und chloridionenreiche Medien bei hohen Temperaturen geeignet, da Legierungselemente lokale Lochfraßkorrosion oder interkristalline Korrosion verursachen können.
3. Thermische Stabilität
Kommerziell reines Titan
Die Langzeitbetriebstemperatur ist relativ niedrig und übersteigt im Allgemeinen nicht 315 Grad. Wenn die Temperatur diesen Grenzwert überschreitet, beschleunigt sich die Oxidationsrate und der oberflächliche Oxidfilm löst sich und verliert seine Schutzwirkung.
Es verfügt über eine hervorragende Leistung bei niedrigen{0}Temperaturen. Am Beispiel der Güteklasse 1 kann sie bei -253 Grad eine gute Zähigkeit ohne Sprödbruch beibehalten und ist daher für kryogene Anwendungen geeignet.
Titanlegierungen
Es weist eine ausgezeichnete Stabilität bei hohen Temperaturen auf. Beispielsweise kann Ti-6Al-4V über einen langen Zeitraum bei 400–500 Grad verwendet werden, und hitzebeständige Titanlegierungen (z. B. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo) können Temperaturen über 600 Grad standhalten.
Die Leistung bei niedrigen Temperaturen variiert je nach Legierungstyp. Titanlegierungen vom Typ . - weisen eine gute Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen auf, während bei einigen Legierungen vom -Typ die Zähigkeit bei extrem niedrigen Temperaturen nachlassen kann.
4. Verarbeitungsleistung
Kommerziell reines Titan
Kaltumformung: Es verfügt über eine hervorragende Kaltumformleistung und kann durch Stanzen, Biegen und Ziehen ohne Zwischenglühen verarbeitet werden.
Schweißen: Es verfügt über eine gute Schweißbarkeit und die Schweißverbindungen weisen eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, ohne dass strenge Anforderungen an die Schweißprozesse gestellt werden.
Bearbeitbarkeit: Es ist zwar gut bearbeitbar, neigt aber dazu, während der Bearbeitung am Werkzeug festzukleben, was den Einsatz von Werkzeugen mit hoher Härte und Kühlmittel erfordert.
Titanlegierungen
Kaltumformung: Die meisten Titanlegierungen weisen aufgrund ihrer hohen Festigkeit und geringen Duktilität eine schlechte Kaltumformleistung auf und erfordern eine Zwischenglühbehandlung, um die Härte zu verringern und die Duktilität zu verbessern.
Schweißen: Das Schweißen ist schwieriger als das von handelsüblichem Reintitan. Legierungselemente neigen beim Schweißen zu Oxidation und Entmischung, was zu einer verminderten Verbindungsleistung führt. Daher sind strenge Schutzmaßnahmen (z. B. Argonabschirmung) erforderlich.
Bearbeitbarkeit: Es weist eine schlechte Bearbeitbarkeit, einen hohen Schnittwiderstand und einen starken Werkzeugverschleiß auf, was den Einsatz spezieller Schneidverfahren und Werkzeuge erfordert.
