ASTM -Noten von Titanlegierungen
Die American Society for Testing and Materials (ASTM) verfügt über mehrere Titanlegierungen. Beispielsweise ist ASTM Grad 1 eine niedrige Festigkeit mit hoher Duktilitätstitanlegierung, die hauptsächlich in Anwendungen verwendet wird, bei denen die Formbarkeit von entscheidender Bedeutung ist. ASTM Grad 5, auch als Ti - 6 al - 4 V bekannt, ist eine der am häufigsten verwendeten Titanlegierungen, die eine gute Kombination aus Stärke, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bietet.
Mechanische Eigenschaften von Titanlegierungen
Hochfestigkeit - Gewichtsverhältnis: Titanlegierungen haben eine viel höhere Festigkeit - Gewichtsverhältnis als viele übliche Metalle wie Stahl und Aluminium. Zum Beispiel hat Ti - 6 al - 4 v eine Zugfestigkeit von um 900 - 1100 MPA, während seine Dichte nur etwa 4,5 g\/cm³ beträgt, viel niedriger als die von Stahl.
Gute Zähigkeit: Sie können hohen Energieauswirkungen standhalten und eine gute Frakturzähigkeit aufweisen, was sie für Anwendungen in harten Umgebungen geeignet macht.
Hochtemperaturwiderstand: Einige Titanlegierungen können bei erhöhten Temperaturen gute mechanische Eigenschaften aufrechterhalten. Zum Beispiel werden bestimmte Legierungen in Flugzeugmotoren verwendet, wo sie bei Temperaturen bis 500 - 600 Grad arbeiten können.
Chemische Zusammensetzung von Titanlegierungen
Das Basiselement ist Titan (TI). Häufige Legierungselemente umfassen Aluminium (Al), Vanadium (V), Eisen (Fe), Molybdän (MO) und Zirkonium (ZR). In Ti - 6 Al - 4 V verbessert Aluminium die Stärke und Korrosionsbeständigkeit, und Vanadium verbessert die Zähigkeit und liefert eine wünschenswerte Mikrostruktur.
Anwendungen von Titanlegierungen
Luft- und Raumfahrtindustrie: Sie werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit - Gewichtsverhältnis und guter Korrosionswiderstand in Flugzeugstrukturen, Motoren und Fahrwerk häufig eingesetzt. Zum Beispiel verwendet der Boeing 787 eine erhebliche Menge an Titanlegierungen in seiner Flugzeugzelle.
Medizinisches Feld: Titanlegierungen sind biokompatibel, daher werden sie für Implantate wie Hüft- und Knieersatz, Zahnimplantate und chirurgische Instrumente verwendet.
Meeresindustrie: Ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit im Meerwasser macht sie für den Schiffbau geeignet, insbesondere in Komponenten, die der Meeresumwelt ausgesetzt sind, wie Propellern und Meerwasserleitungen.
Chemische Industrie: Verwendet in Reaktoren, Wärmetauschern und Rohrleitungssystemen, um korrosive Chemikalien zu behandeln.
Vorteile von Titanlegierungen
Korrosionsbeständigkeit: Titanlegierungen haben in vielen Umgebungen, einschließlich Meerwasser, Säuren und Alkalis, eine hervorragende Resistenz gegen Korrosion. Dies ist auf die Bildung einer dünnen, stabilen Oxidschicht auf der Oberfläche zurückzuführen.
Biokompatibilität: Wie bereits erwähnt, werden sie gut vom menschlichen Körper toleriert, was sie ideal für medizinische Anwendungen macht.
Hochtemperaturleistung: Sie können ihre mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen besser behalten als viele andere Legierungen, wodurch deren Verwendung in hohen Temperaturanwendungen verwendet wird.
Niedrige thermische Expansion: Titanlegierungen haben einen relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit Temperaturschwankungen weniger dimensional verändert werden, was für Präzisionsanwendungen wichtig ist.
