آلیاژهای تیتانیوم دارای چندین مزیت از جمله سبک وزن، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، عملکرد عالی در دمای پایین و واکنش پذیری شیمیایی بالا هستند. علاوه بر این، آنها دارای مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر ترک، مقاومت حرارتی بالا، زیست سازگاری، هدایت حرارتی خوب و خواص غیر مغناطیسی هستند. ترکیبهای مختلف آلیاژهای تیتانیوم میتوانند نیازهای کاربردی مختلفی را برآورده کنند که منجر به استفاده گسترده از آنها در صنایع هوافضا، خودروسازی، پزشکی، شیمیایی و سایر صنایع میشود.
مزایای عملکرد آلیاژهای تیتانیوم:
قدرت استثنایی
آلیاژهای تیتانیوم دارای چگالی تقریباً 4.5 گرم بر سانتی متر مکعب هستند که تنها 60 درصد فولاد را تشکیل می دهد. تیتانیوم خالص دارای استحکامی قابل مقایسه با فولاد معمولی است، در حالی که برخی از آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا از مقاومت بسیاری از ورق های فولادی ساختاری آلیاژی فراتر می روند. در نتیجه، آلیاژهای تیتانیوم استحکام ویژه بالایی (نسبت استحکام / چگالی) از خود نشان میدهند که آنها را برای قطعات سبک وزن با استحکام واحد بالا، استحکام و دوام ایدهآل میسازد. این آلیاژها در اجزای موتور، اسکلت ها، پوسته ها، بست ها و ارابه فرود کاربرد دارند.
مقاومت حرارتی برتر
آلیاژهای تیتانیوم می توانند دماهای بالاتری را نسبت به آلیاژهای آلومینیوم تحمل کنند و استحکام خود را حتی در دماهای بالا حفظ کنند. برخی از آلیاژهای تیتانیوم میتوانند برای دورههای طولانی در دماهای مختلف از 450-500 درجه کار کنند و در محدوده دمایی 150 درجه -500 درجه استحکام ویژه بالایی از خود نشان میدهند. در مقابل، آلیاژهای آلومینیوم کاهش قابل توجهی در استحکام ویژه در 150 درجه را تجربه می کنند. با حداکثر دمای عملیاتی 500 درجه، آلیاژهای تیتانیوم بهتر از آلیاژهای آلومینیومی هستند که محدودیت زیر 200 درجه دارند.
مقاومت در برابر خوردگی عالی
آلیاژهای تیتانیوم هنگام کار در اتمسفر مرطوب یا محیطهای آب دریا، مقاومت در برابر خوردگی بالاتری نسبت به فولاد ضد زنگ از خود نشان میدهند. آنها مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی حفره ای، خوردگی اسیدی و خوردگی تنشی نشان می دهند. آلیاژهای تیتانیوم همچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر قلیایی ها، کلریدها، مواد آلی کلردار، اسید نیتریک و اسید سولفوریک از خود نشان می دهند. با این حال، مقاومت محدودی در برابر عوامل کاهنده، اکسیژن و محیط های نمک کروم دارند.
عملکرد چشمگیر در دمای پایین
آلیاژهای تیتانیوم خصوصیات مکانیکی خود را در دماهای بسیار پایین و بسیار پایین حفظ می کنند. برخی از آلیاژهای تیتانیوم، مانند TA7، عملکرد خوبی در دمای پایین از خود نشان می دهند و سطح خاصی از انعطاف پذیری را در درجه -253 حفظ می کنند. بنابراین، آلیاژهای تیتانیوم مواد ساختاری مهمی برای کاربرد در محیطهای با دمای پایین هستند.
واکنش شیمیایی بالا
تیتانیوم دارای فعالیت شیمیایی قابل توجهی است و به راحتی با عناصری مانند اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، بخار آب و گاز آمونیاک تحت واکنش های شیمیایی قرار می گیرد. به عنوان مثال، آلیاژهای تیتانیوم با محتوای کربن بیش از {{0}}.2٪ کاربید تیتانیوم سخت (TiC) تشکیل می دهند. در دماهای بالاتر، تیتانیوم با نیتروژن واکنش می دهد و یک لایه سطحی سخت از نیترید تیتانیوم (TiN) تشکیل می دهد. تیتانیوم در دمای بالای 600 درجه اکسیژن را جذب می کند و یک لایه سخت کننده با سختی بالا تشکیل می دهد. افزایش محتوای هیدروژن منجر به تشکیل یک لایه شکنندگی می شود. گازهای جذب شده می توانند یک لایه سطحی سخت و شکننده به عمق 0.{4}}.15 میلی متر ایجاد کنند که در نتیجه باعث افزایش اصطکاک، چسبندگی و سایش در سطوح تماس می شود.
هدایت حرارتی پایین و مدول الاستیک
آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با نیکل، آهن و آلومینیوم هدایت حرارتی کمتری از خود نشان می دهند. رسانایی حرارتی محصولات آلیاژ تیتانیوم تقریباً 1/4 نیکل، 1/5 آهن و 1/14 آلومینیوم است. علاوه بر این، هدایت حرارتی آلیاژهای تیتانیوم مختلف حدود 50 درصد کمتر از تیتانیوم خالص است. مدول الاستیک آلیاژهای تیتانیوم تقریباً نصف فولاد است و در نتیجه استحکام کمتری دارد. در نتیجه، آلیاژهای تیتانیوم مستعد تغییر شکل هستند و برای تولید میله های باریک یا قطعات جدار نازک مناسب نیستند. در طول فرآیندهای برش، آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با فولاد ضد زنگ، حجم برگشتی سطح بالاتری از خود نشان میدهند که منجر به افزایش اصطکاک، چسبندگی و سایش روی سطح ابزار میشود.
