Aloi titanium merujuk kepada pelbagai logam aloi yang diperbuat daripada titanium dan logam lain. Titanium adalah logam struktur penting yang dibangunkan pada tahun 1950-an. Aloi titanium mempunyai kekuatan tinggi, rintangan kakisan yang baik dan rintangan haba yang tinggi. Pada tahun 1950-an dan 1960-an, tumpuan utama adalah pada pembangunan aloi titanium suhu tinggi untuk enjin pesawat dan aloi titanium struktur untuk badan pesawat.
Sebilangan aloi titanium tahan kakisan telah dibangunkan pada tahun 1970-an. Sejak 1980-an, aloi titanium tahan kakisan dan aloi titanium berkekuatan tinggi telah dibangunkan lagi. Aloi titanium digunakan terutamanya untuk membuat bahagian pemampat enjin pesawat, diikuti oleh roket, peluru berpandu dan bahagian struktur pesawat berkelajuan tinggi.
Titanium ialah sejenis logam baharu. Sifatnya berkaitan dengan kandungan kekotoran karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, dll. Titanium iodida yang paling tulen mempunyai kandungan kekotoran tidak lebih daripada 0.1%, tetapi kekuatannya rendah dan keplastikannya tinggi. . Sifat 99.5% titanium tulen industri ialah: ketumpatanρ =4.5g/cm 3 , takat lebur 1725 darjah , kekonduksian termaλ =15.24W/(mK), kekuatan tegangan σb=539MPa, pemanjangan δ=25%, pengecutan bahagian ψ=25%, modulus elastik E=1. 078×105MPa, kekerasan HB195.
kekuatan tinggi
Jadual perbandingan prestasi beberapa bahan logam
Ketumpatan aloi titanium biasanya sekitar 4.51g/cm3, iaitu hanya 60% daripada keluli. Sesetengah aloi titanium berkekuatan tinggi melebihi kekuatan banyak keluli struktur aloi. Oleh itu, kekuatan khusus (kekuatan/ketumpatan) aloi titanium jauh lebih besar daripada bahan struktur logam lain, dan bahagian dengan kekuatan unit yang tinggi, ketegaran yang baik dan ringan boleh dibuat. Komponen enjin pesawat, bingkai, kulit, pengikat dan gear pendaratan semuanya menggunakan aloi titanium.
Kekuatan haba yang tinggi
Suhu penggunaan adalah beberapa ratus darjah lebih tinggi daripada aloi aluminium. Ia masih boleh mengekalkan kekuatan yang diperlukan pada suhu sederhana dan boleh berfungsi untuk masa yang lama pada 450-500 darjah . Kedua-dua jenis aloi titanium ini masih mempunyai kekuatan tentu yang tinggi dalam julat 150 darjah hingga 500 darjah, manakala kekuatan tentu aloi aluminium berkurangan dengan ketara pada 150 darjah. Suhu kerja aloi titanium boleh mencapai 500 darjah, manakala aloi aluminium berada di bawah 200 darjah.
Rintangan kakisan yang baik
Aloi titanium berfungsi dalam suasana lembap dan air laut, dan rintangan kakisannya jauh lebih baik daripada keluli tahan karat. Mereka sangat tahan terhadap pitting, kakisan asid, dan kakisan tegasan. Mereka mempunyai ketahanan kakisan yang sangat baik terhadap alkali, klorida, bahan organik klorin, asid nitrik, asid sulfurik, dll. Walau bagaimanapun, titanium mempunyai rintangan kakisan yang lemah untuk mengurangkan oksigen dan media garam kromium.
Prestasi suhu rendah yang baik
sifat mekanikal pada suhu rendah dan ultra rendah. Aloi titanium dengan sifat suhu rendah yang baik dan unsur interstisial yang sangat rendah, seperti TA7, masih boleh mengekalkan keplastikan tertentu pada -253 darjah . Oleh itu, aloi titanium juga merupakan bahan struktur suhu rendah yang penting.
Aktiviti kimia yang tinggi
Produk aloi titanium
Titanium mempunyai aktiviti kimia yang tinggi dan bertindak balas dengan kuat dengan O 2 , N 2 , H 2 , CO, CO 2 , wap air, ammonia, dsb. di atmosfera. Apabila kandungan karbon lebih besar daripada 0.2%, TiC keras akan terbentuk dalam aloi titanium; apabila suhu tinggi, ia juga akan membentuk lapisan permukaan keras TiN apabila ia bertindak balas dengan N; di atas 600 darjah , titanium menyerap oksigen untuk membentuk lapisan yang mengeras dengan kekerasan yang tinggi; apabila kandungan hidrogen meningkat, lapisan rapuh juga akan terbentuk. Lapisan permukaan yang keras dan rapuh yang dihasilkan dengan menyerap gas boleh mencapai kedalaman 0.1 hingga 0.15 mm, dan tahap pengerasan adalah 20% hingga 30%. Titanium juga mempunyai pertalian kimia yang tinggi dan terdedah kepada lekatan pada permukaan geseran.
Kekonduksian haba yang rendah
guna
Aloi titanium mempunyai kekuatan tinggi dan ketumpatan rendah, sifat mekanikal yang baik, keliatan yang baik dan rintangan kakisan. Di samping itu, aloi titanium mempunyai prestasi proses yang lemah, pemotongan yang sukar, dan sangat mudah menyerap kekotoran seperti hidrogen, oksigen, nitrogen dan karbon semasa pemprosesan panas. Ia juga mempunyai rintangan haus yang lemah dan proses pengeluaran yang kompleks. Pengeluaran industri titanium bermula pada tahun 1948. Keperluan pembangunan industri penerbangan telah membawa kepada pembangunan industri titanium pada kadar pertumbuhan tahunan purata kira-kira 8%. Pengeluaran tahunan bahan pemprosesan aloi titanium di dunia telah mencapai lebih daripada 40,000 tan, dan terdapat hampir 30 gred aloi titanium. Aloi titanium yang paling banyak digunakan ialah Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) dan titanium tulen industri (TA1, TA2 dan TA3). Aloi titanium digunakan terutamanya untuk membuat bahagian pemampat enjin pesawat, diikuti oleh roket, peluru berpandu dan bahagian struktur pesawat berkelajuan tinggi. Pada pertengahan-1960, titanium dan aloinya telah digunakan dalam industri am untuk membuat elektrod untuk industri elektrolitik, pemeluwap untuk stesen janakuasa, pemanas untuk penapisan minyak dan penyahgaraman air laut serta peranti kawalan pencemaran alam sekitar. Titanium dan aloinya telah menjadi bahan struktur tahan kakisan. Ia juga digunakan untuk menghasilkan bahan simpanan hidrogen dan membentuk aloi ingatan.
