Leistungsanalyse von Titanmetall

Im Allgemeinen verliert Aluminium seine ursprünglichen Eigenschaften bei 150 Grad, Edelstahl verliert seine ursprünglichen Eigenschaften bei 310 Grad und Titanlegierungen behalten bei etwa 500 bis 600 Grad noch gute mechanische Eigenschaften. Wenn die Flugzeuggeschwindigkeit Mach 2,7 erreicht, erreicht die Oberflächentemperatur der Flugzeugstruktur 230 Grad. Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierungen sind nicht mehr verfügbar, Titanlegierungen können die Anforderungen jedoch erfüllen. Titan weist eine gute Hitzebeständigkeit auf und wird in den Scheiben und Schaufeln von Flugzeugtriebwerkskompressoren sowie in der Haut von Flugzeugheckrümpfen verwendet.

Die Festigkeit einiger Titanlegierungen (z. B. Ti-5Al-2.5SnELI) nimmt mit sinkender Temperatur zu, die Plastizität nimmt jedoch nicht wesentlich ab. Es weist auch bei niedrigen Temperaturen eine gute Plastizität und Zähigkeit auf und ist für den Einsatz bei extrem niedrigen Temperaturen geeignet. Es kann in Flüssigwasserstoff- und Flüssigsauerstoff-Raketentriebwerken oder als Ultratieftemperaturbehälter und Lagertanks in bemannten Raumfahrzeugen eingesetzt werden.

Titan selbst ist nicht magnetisch, und Titanlegierungen, die kein Eisen enthalten, sind ebenfalls nicht magnetisch, sodass magnetische Störungen wirksam vermieden werden können. Wird für U-Boot-Granaten verwendet und verursacht keine Minenexplosionen. Neben der Verwendung in der Landesverteidigung, der Luftwaffe und der Waffenherstellung wird es auch häufig in der Eisenbahntechnik, der Kommunikation, der Luft- und Raumfahrt, in High-Tech-Laboren und Krankenhäusern (Scans, Röntgenaufnahmen, Magnetresonanztomographie, Elektrokardiogramme usw.) eingesetzt. Kathodenstrahlröhren), Medizin, Nuklearindustrie, Kernspinresonanz, magnetisches Spektrometer, Hoch-Tesla-Magnet, Außeneinsätze, Hafenbau, Tauchen, chemische Industrie, Brandschutz, Entsalzung, Schiffbau, Offshore-Öl- und Gasplattformen, Salzindustrie usw.

Die Wärmeleitfähigkeit einer Titanlegierung ist gering, das heißt, sie erwärmt sich schnell und leitet die Wärme langsam weiter. Seine Wärmeleitfähigkeit beträgt nur 1/5 von Stahl, 1/13 von Aluminium und 1/25 von Kupfer. Ein Nachteil von Titan ist die schlechte Wärmeleitfähigkeit, diese Eigenschaft von Titan lässt sich jedoch in manchen Fällen ausnutzen.

Der Elastizitätsmodul von Titan ist nur halb so hoch wie der von Stahl. Bei der Verwendung als Strukturmaterial ist sein niedriger Elastizitätsmodul ein Nachteil und es neigt zur Durchbiegung.

Zugfestigkeit und Streckgrenze von Titan

Die Zugfestigkeit der Ti-6Al-4V-Titanlegierung beträgt 960 MPa und die Streckgrenze beträgt 892 MPa. Der Unterschied zwischen den beiden beträgt nur 58 MPa. Diese Eigenschaft führt dazu, dass Titan während der Verarbeitung eine starke Rückfederung erzeugt, die überwunden werden muss.

Titan hat eine starke Bindungskraft mit Wasserstoff und Sauerstoff. Es sollte darauf geachtet werden, Oxidation und Wasserstoffaufnahme zu verhindern. Das Schweißen von Titan sollte unter Argonschutz durchgeführt werden, um eine Kontamination zu verhindern. Titanrohre und -platten müssen unter Vakuum wärmebehandelt werden, und die Mikrooxidationsatmosphäre muss während der Wärmebehandlung von Titanschmiedestücken kontrolliert werden.

In Form und Größe identische Uhren werden aus Titan und anderen metallischen Materialien (Kupfer, Stahl) hergestellt. Als verschiedene Glocken mit der gleichen Kraft angeschlagen wurden, stellten wir fest, dass der Klang länger anhielt, wenn die Glocke aus Titan oszillierte, d zur Herstellung einer Vielzahl von Musikinstrumenten verwendet werden.

Die Formgedächtnisfunktion, die supraleitende Funktion und die Wasserstoffabsorptionsfunktion von Titan werden als die drei Sonderfunktionen von Titan und Titanlegierungen bezeichnet.

Formgedächtnisfunktion aus Titan

Ein bestimmter Anteil der Ti-Ni-Legierung kann unter bestimmten Temperaturbedingungen seine ursprüngliche Form wiederherstellen, das heißt, sie verfügt über eine Formgedächtnisfunktion. Dieses Material wird Formgedächtnislegierung genannt. Heutzutage werden Formgedächtnislegierungen häufig in Luft- und Raumfahrt-, Schifffahrts-, Waffen-, Medizin- und Industrieanwendungen eingesetzt.

Sinkt die Temperatur auf nahezu Null, verlieren Drähte aus einer Niob-Titan-Legierung ihren Widerstand und werden supraleitend. Wenn ein großer Strom durchfließt, erwärmt sich der Draht nicht und verbraucht keine Energie. Nb-Ti wird als supraleitendes Material bezeichnet.

Ein bestimmter Anteil der Ti-Fe-Legierung hat die Fähigkeit, große Mengen Wasserstoff zu absorbieren. Mithilfe dieser Eigenschaft kann Wasserstoff sicher gespeichert werden, und unter bestimmten Bedingungen kann die gespeicherte Ti-Fe-Legierung zur Freisetzung von Wasserstoff verwendet werden, was eine Alternative zur Verwendung von Hochdruckgasflaschen aus Stahl für die Wasserstoffspeicherung darstellt. Diese Eigenschaft wird als Wasserstoffabsorptionsfunktion von Titan bezeichnet, und Materialien mit dieser Funktion werden als Energiespeichermaterialien bezeichnet.