Titanium heeft een diepgaande affiniteit met de luchtvaart. In 1953 markeerde het gebruik van titaniummaterialen in de motorgondels en firewalls van de DC-T-vliegtuigmotor door Douglas Aircraft Company het begin van de luchtvaarttoepassingen van titanium. Sindsdien wordt titanium al meer dan een halve eeuw in de luchtvaart gebruikt. Het uitgebreide gebruik van titanium in de luchtvaart wordt toegeschreven aan de waardevolle eigenschappen ervan die zeer geschikt zijn voor vliegtuigtoepassingen. Vandaag zal TOPTITECH zich verdiepen in de redenen waarom vliegtuigmaterialen titaniumlegeringen moeten bevatten.
Inleiding tot titanium
Pas in 1948 begon DuPont in de Verenigde Staten met de massaproductie van sponstitanium met behulp van de magnesiumreductiemethode. Dit markeerde het begin van de industriële titaniumproductie. Titaniumlegeringen worden met hun hoge sterkte, uitstekende corrosieweerstand en hoge hittebestendigheid op grote schaal op verschillende gebieden toegepast.
Kenmerken van titanium
Hoge sterkte: Titanium overtreft aluminiumlegeringen met 1,3 keer, magnesiumlegeringen met 1,6 keer en roestvrij staal met 3,5 keer, en is daarmee de kampioen onder de metalen materialen.
Hoge thermische sterkte: Titanium kan werken bij temperaturen die enkele honderden graden hoger zijn dan aluminiumlegeringen, waardoor langdurig gebruik bij temperaturen van 450 tot 500 graden mogelijk is.
Superieure corrosieweerstand: Titanium vertoont weerstand tegen zuren, logen en atmosferische corrosie. Het bezit een uitzonderlijke weerstand tegen putcorrosie en spanningscorrosie.
Uitstekende prestaties bij lage temperaturen: Titaniumlegeringen met minimale interstitiële elementen, zoals TA7, behouden een bepaald niveau van plasticiteit, zelfs bij -253 graden.
Chemische reactiviteit: Titanium vertoont verhoogde chemische activiteit bij hoge temperaturen en gaat gemakkelijk chemische reacties aan met onzuiverheden zoals waterstof en zuurstof in de lucht, resulterend in de vorming van een verhardende laag.
Lage thermische geleidbaarheid en elastische modulus: De thermische geleidbaarheid van titanium is ongeveer een vierde van die van nikkel en een vijfde van die van ijzer, terwijl verschillende titaniumlegeringen een vermindering van ongeveer 50 procent in thermische geleidbaarheid vertonen vergeleken met puur titanium. De elasticiteitsmodulus van titaniumlegeringen is ongeveer de helft van die van staal.
Vliegtuigtoepassingen van titaniumlegeringen
Titaniumlegeringen vinden voornamelijk toepassing bij de vervaardiging van vliegtuig- en motoronderdelen, waaronder gesmede titanium ventilatorbladen, compressorschijven, motorbehuizingen, uitlaatsystemen en structureel raamwerk zoals vleugelbalken. Lucht- en ruimtevaarttoepassingen zijn afhankelijk van de hoge sterkte, corrosieweerstand en prestaties bij lage temperaturen van titaniumlegeringen voor de productie van drukvaten, brandstoftanks, bevestigingsmiddelen, instrumentriemen, raamwerken en raketbehuizingen. Platen van titaniumlegeringen zijn gebruikt in kunstmatige satellieten, maanmodules, bemande ruimtevaartuigen en space shuttles, waardoor de constructie van gelaste constructies wordt vergemakkelijkt.
