Verschillende toepassingen van titanium en titanium-titaanlegeringen
Titanium is een chemisch element met het symbool Ti en atoomnummer 22. De dichtheid van titanium is 4,54 g/cm3, wat 43% lichter is dan staal. Het is hoger dan aluminium, maar lager dan staal, koper en nikkel. Zijn specifieke sterkte staat op de eerste plaats onder de metalen.
Het is een glanzend overgangsmetaal dat bekend staat om zijn hoge sterkte, lage dichtheid, goede corrosieweerstand en goede plasticiteit en lasbaarheid.
Vanwege zijn gunstige eigenschappen wordt titanium vaak gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector, medische implantaten en sportuitrusting.
Titaniumlegering daarentegen is een materiaal dat titanium als basismetaal gebruikt, maar wordt gemengd met kleine hoeveelheden andere elementen om de eigenschappen ervan te veranderen. Deze legeringselementen kunnen elementen omvatten zoals aluminium, vanadium, molybdeen, enz., afhankelijk van de gewenste eigenschappen van de legering
Afhankelijk van het onzuiverheidsgehalte wordt titanium verdeeld in zeer zuiver titanium (zuiverheid tot 99,9%) en industrieel puur titanium (zuiverheid tot 99,5%). Er zijn drie soorten industrieel puur titanium, die worden weergegeven door TA + serienummers 1, 2 en 3. Hoe groter het getal, hoe lager de zuiverheid. Ti: 4,507 g/cm3, Tm: 1688 graden. Het heeft een allotrope transformatie, met een fase van dicht opeengepakte hexagonale structuur van minder dan of gelijk aan 882,5 graden, en een fase met een op het lichaam gecentreerde kubieke structuur van groter dan of gelijk aan 882,5 graden. Zuiver titanium heeft een lage sterkte, maar een hoge specifieke sterkte, goede plasticiteit, goede taaiheid bij lage temperaturen en hoge corrosieweerstand. Titanium heeft goede drukverwerkingsprestaties, maar slechte snijprestaties. Titanium kan verbranden bij verhitting in stikstof, dus titanium moet bij verhitting en lassen worden beschermd door argon.
Doel van puur titanium: Het onzuiverheidsgehalte heeft een grote invloed op de prestaties van titanium. Een kleine hoeveelheid onzuiverheden kan de sterkte van titanium aanzienlijk verbeteren. Daarom is de sterkte van industrieel puur titanium hoog, dicht bij het niveau van aluminiumlegeringen met hoge sterkte, en wordt het voornamelijk gebruikt voor de vervaardiging van petrochemische warmtewisselaars, reactoren, scheepsonderdelen, vliegtuighuiden, enz. met bedrijfstemperaturen onder de 350 graden.
Titaniumlegeringen verwijzen naar verschillende legeringsmetalen gemaakt van titanium en andere metalen. De dichtheid van titaniumlegeringen is gewoonlijk ongeveer 4,51 g/cm3, wat slechts 60% is van de dichtheid van staal. Titaniumlegeringen hebben een hoge sterkte, goede corrosieweerstand en hittebestendigheid. Titaniumlegeringen maken slechts 60% van het staal uit, en de sterkte van sommige zeer sterke titaniumlegeringen overtreft de sterkte van veel gelegeerd constructiestaal. Titaniumlegering wordt gemaakt door al, mo, cr, sn en andere chemische stoffen toe te voegen op basis van puur titanium. Juist door deze chemische stoffen zijn de eigenschappen van de twee titaniummetalen verschillend. Legeringen worden vaak gebruikt in meer veeleisende of gespecialiseerde toepassingen waarbij puur titanium mogelijk niet de gewenste eigenschappen bezit.
Het verschil tussen titanium en titaniumlegeringen
Bij de beslissing om ongelegeerd, commercieel zuiver titanium of een van de legeringen daarvan te gebruiken, zullen fabrikanten rekening houden met basisfactoren zoals sterkte en corrosieweerstand. Mechanische eigenschappen zoals dichtheid, groeisnelheid van vermoeiingsscheuren en breuktaaiheid zullen de samenstelling van de legering en de noodzaak van warmtebehandeling bepalen.
Voor corrosietoepassingen heeft puur titanium gewoonlijk de voorkeur vanwege de lagere sterkte ervan. Dergelijke toepassingen kunnen warmtewisselaars, opslagtanks en reactievaten omvatten voor een verscheidenheid aan industrieën en sectoren, waaronder energieopwekking, chemische verwerking en ontzilting.
Als het gaat om toepassingen met hoge prestaties, worden titaniumlegeringen met een hogere sterkte gebruikt. Deze worden gebruikt bij de ontwikkeling van gasturbines en diverse vliegtuigconstructies, maar ook bij onderwatervoertuigen en boorapparatuur. Tegenwoordig worden titaniumlegeringen ook gebruikt bij de vervaardiging van biomedische implantaten en fietsonderdelen (frames).
Legeringen zoals Ti-6Al-4V en Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr worden gebruikt in offshore boortoepassingen en geothermische pijpleidingen. Andere legeringen, waaronder Ti-6V-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo+Si, Ti-10V-2 Fe-3Al, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo+Si worden gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen en in gasturbinemotoren.
