Eigenschaften und Anwendungen von Titan und Titanlegierungen

Eigenschaften und Anwendungen von Titan und Titanlegierungen
Reines Titan hat eine geringe Festigkeit und einen hohen Schmelzpunkt, weist jedoch eine hohe spezifische Festigkeit, gute Plastizität und Kältezähigkeit sowie eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und ist leicht zu verarbeiten und zu formen. Reines Titan weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in der Atmosphäre und im Meerwasser auf und ist in Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure und anderen Medien stabil. Mit abnehmender Reinheit des Titans steigt die Festigkeit und die Plastizität nimmt stark ab.
Es hat eine extrem hohe chemische Aktivität und reagiert stark mit Cl, O, S, C, N usw. (bei hohen Temperaturen). Im flüssigen Zustand reagiert es mit fast allen Tiegeln außer ThO2. Es kann nur in einem Vakuum-Lichtbogenofen geschmolzen werden.
Gute Schweißbarkeit; gute Stempelleistung; aber schlechte Verschleißfestigkeit; niedriger Elastizitätsmodul (120 GPa), etwa 54 % Eisen; geringe Wärmeleitfähigkeit und linearer Ausdehnungskoeffizient. Seine Wärmeleitfähigkeit ist um ein Vielfaches geringer als die von Eisen und es ist während des Gebrauchs anfällig für Temperaturgradienten und thermische Belastungen.

Durch die Zugabe von Legierungselementen zu reinem Titan werden dessen Eigenschaften verbessert und gestärkt, sodass eine Titanlegierung entsteht, die eine hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist. Es verfügt über nichtmagnetische Eigenschaften, geringe Dämpfungseigenschaften von Schallwellen und Vibrationen, eine gute Biokompatibilität und ist mit Kohlenstoff kompatibel. Verbundwerkstoffe sind gut verträglich und verfügen über hervorragende Eigenschaften wie Supraleitung, Formgedächtnis und Wasserstoffabsorptionseigenschaften. Allerdings weisen sie auch einige Nachteile auf, wie z. B. eine schwierige Warmbearbeitung, eine schlechte Kaltumformleistung, eine schlechte Schnittverarbeitbarkeit und eine schlechte Verschleißfestigkeit.
Klassifizierung von Titanlegierungen: -Titanlegierung hat eine gute Hochtemperaturleistung (<500℃), good structural stability, and good weldability. It is the main component of heat-resistant titanium alloy, but it cannot be strengthened by heat treatment, has low strength at room temperature, and low plasticity;
Titanlegierung: hohe Festigkeit bei Raumtemperatur, kann durch Wärmebehandlung verstärkt werden, aber die Struktur ist nicht stabil genug; die Schweißleistung ist schlecht;
β-titanium alloy and near-β titanium alloy: have good plastic processing properties (quick cooling to obtain β structure), high mechanical properties (strength can be improved through aging), and have the greatest potential for the development of high-strength (tensile strength >1400-1500MPa) Titanlegierungen. Legierung, aber die strukturelle Stabilität ist schlecht und die Arbeitstemperatur liegt unter 200 Grad
Derzeit haben nur kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe eine höhere spezifische Festigkeit als Titanlegierungen, und Titanlegierungen sind die Metallmaterialien mit der höchsten spezifischen Festigkeit. Daher wird es auch „Weltraummetall“ genannt, was der Hauptgrund dafür ist, dass Titanlegierungen in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet sind. Beispielsweise werden Titanlegierungen in Flugzeugtriebwerken üblicherweise als Verdichterscheiben, Verdichterschaufeln, Triebwerksabdeckungen, Brennkammergehäuse und Strahlrohre verwendet.

Anwendungsgebiete von Titan und Titanlegierungen
Luft- und Raumfahrt: Triebwerkskomponenten, Rumpfkomponenten, Raketen, Satelliten, Flugkörper und andere Komponenten
Kompressor- und Lüfterflügel, Scheiben, Gehäuse, Leitschaufeln, Wellen, Fahrwerke, Klappen, Spoiler, Motoren
Gondel, Schotte, Flügelholme, Treibstofftanks, Booster
Chemie, Petrochemie und allgemeine Industrie: Elektrolyseure, Reaktoren, Dampferzeuger für Chloralkali, Soda, Kunststoffe, Petrochemie, Metallurgie, Salzherstellung und andere Industrien
Destillationskolonnen, Konzentratoren, Separatoren, Wärmetauscher, Rohre, Elektroden usw.
Schiff: U-Boot-Druckrumpf, Propeller, Wasserstrahlpropeller, Meerwasser-Wärmetauschsystem, Schiffspumpe (Ventile und Rohre)
Meerestechnik: Rohrleitungen zur Meerwasserentsalzung, Pumpen, Ventile, Rohrverbindungen für Offshore-Ölbohrungen usw.
Biomedizin: künstliche Gelenke, künstliche Zahnimplantate und Kieferorthopädie, Herzschrittmacher, Herz-Kreislauf-Stents, chirurgische Instrumente usw.
Sportausrüstung: Golfköpfe, Tennisschläger, Badmintonschläger, Billardqueues, Wanderstöcke, Skistöcke, Schlittschuhe usw.
Dinge des täglichen Bedarfs: Brillengestelle, Uhren, Krücken, Angelruten, Küchenutensilien, Hüllen für digitale Produkte, Kunsthandwerk, Dekorationen usw.
Bau: Dächer, Außenwände, Dekorationen, Schilder, Geländer, Rohre usw. von Gebäuden
Automobil: Abgas- und Schalldämpfersysteme für Kraftfahrzeuge, tragende Federn, Pleuel und Bolzen usw.