Inleiding tot de eigenschappen van titaniumlegeringen
Titaniumlegeringen zijn een klasse metalen die worden gekenmerkt door hun prestaties, die worden beïnvloed door de aanwezigheid van onzuiverheden zoals koolstof, stikstof, waterstof en zuurstof. De zuiverste vorm van titanium heeft een onzuiverheidsgehalte van minder dan 0,1%, wat resulteert in een hoge plasticiteit maar een lage sterkte. Industrieel zuiver titanium, met een zuiverheid van 99,5%, vertoont de volgende eigenschappen: dichtheid (ρ) van 4,5 g/cm3, smeltpunt van 1725 graden, thermische geleidbaarheid (λ) van 15,24 W/(m·K), treksterkte ( σb) van 539 MPa, rek (δ) van 25%, sectiekrimp (ψ) van 25%, elastische modulus (E) van 1,078×105 MPa en een hardheid (HB) van 195.
1. Lage dichtheid en hoge sterkte: Titaniumlegeringen met een hoge sterkte hebben doorgaans een dichtheid van ongeveer 4,5 g/cm3, wat slechts 60% is van die van staal. Zuiver titanium vertoont een sterkte die vergelijkbaar is met gewoon staal, terwijl bepaalde titaniumlegeringen met een hoge sterkte de sterkte van veel gelegeerd constructiestaal overtreffen. Bijgevolg bezitten titaniumlegeringen een aanzienlijk hogere specifieke sterkte (sterkte/dichtheidsverhouding) dan andere metalen structurele materialen. Deze eigenschap maakt de productie mogelijk van lichtgewicht onderdelen en componenten met een hoge eenheidssterkte, stijfheid en duurzaamheid. Titaniumlegeringen vinden toepassingen in motoronderdelen, skeletten, huiden, bevestigingsmiddelen en landingsgestellen.
2. Hoge thermische sterkte: Titaniumlegeringen kunnen hun vereiste sterkte behouden bij hoge temperaturen, waardoor de mogelijkheden van aluminiumlegeringen met enkele honderden graden Celsius worden overtroffen. Tussen 150 graden en 500 graden behouden ze hun hoge specifieke sterkte, terwijl aluminiumlegeringen bij 150 graden een opmerkelijke daling in specifieke sterkte zien. Titaniumlegeringen kunnen werken bij temperaturen tot 500 graden, terwijl aluminiumlegeringen beperkt zijn tot temperaturen onder de 200 graden.
3. Uitstekende corrosieweerstand: Titaniumlegeringen vertonen superieure corrosieweerstand vergeleken met roestvrij staal in vochtige atmosferen en zeewateromgevingen. Ze blinken vooral uit in het weerstaan van putcorrosie, zuurcorrosie en spanningscorrosie. Bovendien hebben titaniumlegeringen een opmerkelijke weerstand tegen zwavelzuur, salpeterzuur, chloriden en gechloreerde organische verbindingen. Bij afnemende zuurstof- en chroomzoutomstandigheden heeft titanium echter een lage corrosieweerstand.
4. Goede prestaties bij lage temperaturen: Titaniumlegeringen behouden hun mechanische eigenschappen bij lage en ultralage temperaturen. Bepaalde titaniumlegeringen, zoals TA7, presteren uitzonderlijk goed bij lage temperaturen en behouden een deel van hun plasticiteit, zelfs bij -253 graden. Daarom zijn titaniumlegeringen cruciale structurele materialen voor toepassingen bij lage temperaturen.
5. Chemische reactiviteit: Titanium vertoont aanzienlijke chemische activiteit en reageert gemakkelijk met zuurstof, stikstof, waterstof, koolmonoxide, kooldioxide, waterdamp en ammoniakgas dat in de atmosfeer aanwezig is. Harde TiC vormt zich in titaniumlegeringen bij een hoger koolstofgehalte (meer dan 0,2%). Wanneer TiN bij hoge temperaturen interageert met stikstof, wordt een harde oppervlaktelaag gevormd. Titanium absorbeert zuurstof boven 600 graden , wat resulteert in de vorming van een verharde laag met hoge hardheid. Een verhoogd waterstofgehalte leidt tot de vorming van een brosheidslaag. De diepte van het verharde brosse oppervlak, veroorzaakt door gasabsorptie, kan 0,1-0,15 mm bereiken, met een verhardingsgraad van 20%-30%. Titanium vertoont ook een aanzienlijke chemische affiniteit, waardoor gemakkelijk hechting met wrijvingsoppervlakken ontstaat.
6. Thermische geleidbaarheid en elastische modulus: Titanium heeft een lage thermische geleidbaarheid, ongeveer een vierde van die van nikkel, een vijfde van die van ijzer en een vierde van die van aluminium. De thermische geleidbaarheid van verschillende titaniumlegeringen is ongeveer 50% lager in vergelijking met die van puur titanium. Omdat titaniumlegeringen een elasticiteitsmodulus hebben die ongeveer de helft bedraagt van die van staal, zijn ze minder stijf en gevoeliger voor vervorming. Als gevolg hiervan moeten dunne staven en componenten met dunne wanden worden vermeden, omdat snij- en bewerkingsoppervlakken een grote hoeveelheid terugslagvolume hebben – ongeveer twee tot drie keer zoveel als dat van roestvrij staal. Deze terugslag kan intense wrijving, adhesie en hechtingsslijtage op het gereedschapsoppervlak veroorzaken.
Titaniumlegeringen zijn samengesteld uit titanium als basismetaal, aangevuld met andere elementen. Er bestaan twee soorten titaniumkristalstructuren: titanium, dat een dicht opeengepakte hexagonale structuur onder 882 graden vertoont, en -titanium, dat een op het lichaam gecentreerde kubieke structuur boven 882 graden bezit.
Contactpersoon:
Als u vragen heeft, neem dan gerust contact met ons op. Werktijden: 8.30 uur tot 17.30 uur
E-mail:zhangjixia@bjygti.com
