Proprietà delle leghe di titanio

Il titanio è un nuovo tipo di metallo, proprietà del titanio e contenuto di carbonio, azoto, idrogeno, ossigeno e altre impurità, il contenuto di impurità di ioduro di titanio più puro non superiore a 0,1%, ma la sua forza è bassa, elevata plasticità. Le proprietà del titanio puro industriale al 99,5% sono: densità ρ=4,5 g/cm3, punto di fusione di 1800 gradi C, coefficiente di conduttività termica λ=15,24 W / (mK), resistenza alla trazione di σb=539MPa. Allungamento δ=25%, ritiro della sezione ψ=25%, modulo di elasticità E=1.078×105MPa, durezza HB195.

(1) Elevata resistenza specifica

La densità della lega di titanio è generalmente di 4,5 g/cm3 circa, solo il 60% dell'acciaio, la resistenza del titanio puro è vicina alla resistenza dell'acciaio ordinario, alcune leghe di titanio ad alta resistenza più di molte leghe di acciaio strutturale. Pertanto, la resistenza specifica delle leghe di titanio (resistenza/densità) è molto maggiore rispetto ad altri materiali strutturali metallici, vedere la Tabella 7-1, e può produrre unità di elevata resistenza, buona rigidità, parti e componenti leggeri. Attualmente i componenti del motore aeronautico, lo scheletro, la pelle, gli elementi di fissaggio e il carrello di atterraggio, ecc. utilizzano leghe di titanio.

(2) Elevata resistenza termica

L'uso di una temperatura superiore a quella della lega di alluminio di qualche centinaio di gradi a temperatura media può comunque mantenere la resistenza richiesta, può essere alla temperatura di 450-500 gradi di lavoro a lungo termine di questi due tipi di leghe di titanio nella gamma da 150 gradi a 500 gradi hanno ancora un'elevata resistenza specifica e la lega di alluminio a 150 gradi supera la forza dell'evidente declino. La temperatura di lavoro della lega di titanio può raggiungere i 500 gradi, quella della lega di alluminio è inferiore a 200 gradi.

(3)Buona resistenza alla corrosione

La lega di titanio nell'atmosfera umida e nei mezzi di acqua di mare funziona, la sua resistenza alla corrosione è di gran lunga migliore dell'acciaio inossidabile; vaiolatura, corrosione acida, resistenza alla tensocorrosione è particolarmente forte; alcali, cloruro, elementi organici contenenti cloro, acido nitrico, acido solforico, ecc. hanno un'eccellente resistenza alla corrosione. Ma il titanio ha una resistenza riducente all'ossigeno e ai sali di cromo, la resistenza alla corrosione è scarsa.

(4) Buone prestazioni a bassa temperatura

La lega di titanio a bassa e bassissima temperatura può comunque mantenere le sue proprietà meccaniche. Buone prestazioni a bassa temperatura, l'elemento gap è una lega di titanio molto bassa, come TA7, a -253 grado può anche mantenere un certo grado di plasticità. Pertanto, la lega di titanio è anche un importante materiale strutturale a bassa temperatura.

(5) Grande attività chimica

L'attività chimica del titanio e l'atmosfera O, N, H, CO, CO2, vapore acqueo, ammoniaca e altre forti reazioni chimiche. Un contenuto di carbonio superiore a 0,2%, formerà TiC duro nelle leghe di titanio; una temperatura più elevata e il ruolo dell'N formeranno anche uno strato superficiale duro di TiN; a 600 gradi o più, il titanio assorbe l'ossigeno per formare uno strato indurito di elevata durezza; aumenta il contenuto di idrogeno, ma anche la formazione di uno strato infragilente. Assorbimento di gas e conseguente strato superficiale duro e fragile con profondità fino a 0,1 ~ 0,15 mm, il grado di indurimento è del 20% ~ 30%. Anche l'affinità chimica del titanio è ampia, facile da produrre adesione con la superficie di attrito.

(6) piccola conduttività termica, piccolo modulo di elasticità

La conduttività termica del titanio λ=15,24 W/(mK) è circa 1/4 del nichel, 1/5 del ferro, 1/14 dell'alluminio e varie leghe di titanio hanno una conduttività termica di circa il 50% inferiore a quella di titanio. Il modulo di elasticità della lega di titanio è circa 1/2 dell'acciaio, quindi la sua rigidità è scarsa, facile da deformare, non adatta per realizzare aste sottili e parti a pareti sottili, e il rimbalzo della superficie lavorata durante il taglio è molto ampio, circa 2 o 3 volte di più rispetto all'acciaio inossidabile, con conseguente intenso attrito, adesione e usura dell'incollaggio dell'utensile dopo la superficie della taglierina.

La lega di titanio ha un'elevata resistenza e una bassa densità, buone proprietà meccaniche, tenacità e resistenza alla corrosione molto buone. Inoltre, le leghe di titanio presentano scarse prestazioni di processo, difficoltà di taglio e lavorazione meccanica, durante la lavorazione termica, assorbono molto facilmente impurità come idrogeno, ossigeno, azoto e carbonio. C'è anche una scarsa resistenza all'abrasione, il processo di produzione è complesso. La produzione industrializzata del titanio è stata avviata nel 1948. Le esigenze dello sviluppo dell'industria aeronautica, in modo che l'industria del titanio raggiunga un tasso di crescita medio annuo di circa l'8% di sviluppo. Allo stato attuale, la produzione annuale mondiale di materiali per la lavorazione delle leghe di titanio ha raggiunto più di 40,000 tonnellate, quasi 30 tipi di leghe di titanio. La lega di titanio più utilizzata è Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) e il titanio puro industriale (TA1, TA2 e TA3).

Le leghe di titanio vengono utilizzate principalmente per realizzare parti di compressori di motori aeronautici, seguite da parti strutturali per razzi, missili e velivoli ad alta velocità. A metà degli anni-1960, il titanio e le sue leghe sono stati applicati nell'industria generale per realizzare elettrodi per l'industria dell'elettrolisi, condensatori per centrali elettriche, riscaldatori per raffinerie di petrolio e dissalazione dell'acqua di mare, nonché dispositivi di controllo dell'inquinamento ambientale, ecc. Il titanio e le sue leghe sono diventati una sorta di materiale resistente. Il titanio e le sue leghe sono diventati un materiale strutturale resistente alla corrosione. Viene anche utilizzato per produrre materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno e leghe a memoria di forma.