Titanova zlitina se nanaša na različne kovinske zlitine iz titana in drugih kovin. Titan je pomembna konstrukcijska kovina, razvita v petdesetih letih 20. stoletja. Titanova zlitina ima visoko trdnost, dobro odpornost proti koroziji in visoko toplotno odpornost. V 50. in 60. letih 20. stoletja je bil glavni poudarek na razvoju visokotemperaturnih titanovih zlitin za letalske motorje in strukturnih titanovih zlitin za karoserije letal.
V sedemdesetih letih 20. stoletja so razvili številne titanove zlitine, odporne proti koroziji. Od osemdesetih let prejšnjega stoletja so se titanove zlitine, odporne proti koroziji, in titanove zlitine visoke trdnosti še naprej razvijale. Titanove zlitine se večinoma uporabljajo za izdelavo kompresorskih delov letalskih motorjev, sledijo rakete, izstrelki in strukturni deli letal za visoke hitrosti.
Titan je nova vrsta kovine. Njegove lastnosti so povezane z vsebnostjo nečistoč ogljika, dušika, vodika, kisika itd. Najčistejši titanov jodid ima vsebnost nečistoč največ 0,1 %, vendar je njegova trdnost nizka in plastičnost visoka . Lastnosti 99,5% industrijsko čistega titana so: gostotaρ =4.5 g/cm 3 , tališče 1725 stopinj, toplotna prevodnostλ =15.24W/(mK), natezna trdnost σb=539MPa, raztezek δ=25%, krčenje preseka ψ=25%, modul elastičnosti E=1. 078×105MPa, trdota HB195.
visoka trdnost
Primerjalna tabela učinkovitosti več kovinskih materialov
Gostota titanove zlitine je na splošno okoli 4,51 g/cm3, kar je le 60 % gostote jekla. Nekatere visoko trdne titanove zlitine presegajo trdnost številnih legiranih konstrukcijskih jekel. Zato je specifična trdnost (trdnost/gostota) titanove zlitine veliko večja kot pri drugih kovinskih strukturnih materialih, zato je mogoče izdelati dele z visoko enotno trdnostjo, dobro togostjo in majhno težo. Komponente letalskih motorjev, okvirji, obloge, pritrdilni elementi in podvozje uporabljajo titanove zlitine.
Visoka toplotna trdnost
Temperatura uporabe je nekaj sto stopinj višja od temperature aluminijeve zlitine. Še vedno lahko ohrani zahtevano trdnost pri srednji temperaturi in lahko deluje dolgo časa pri 450-500 stopinjah. Ti dve vrsti titanovih zlitin imata še vedno visoko specifično trdnost v območju od 150 stopinj do 500 stopinj, medtem ko se specifična trdnost aluminijeve zlitine znatno zmanjša pri 150 stopinjah. Delovna temperatura titanove zlitine lahko doseže 500 stopinj, medtem ko je delovna temperatura aluminijeve zlitine pod 200 stopinj.
Dobra odpornost proti koroziji
Titanove zlitine delujejo v vlažnem ozračju in morski vodi, njihova odpornost proti koroziji pa je veliko boljša kot pri nerjavnem jeklu. Posebej so odporni na luknjičasto korozijo, kislinsko korozijo in napetostno korozijo. Imajo odlično korozijsko odpornost na alkalije, kloride, klorove organske snovi, dušikovo kislino, žveplovo kislino itd. Vendar ima titan slabo korozijsko odpornost na medije, ki reducirajo kisik in kromove soli.
Dobra zmogljivost pri nizkih temperaturah
mehanske lastnosti pri nizkih in ultra nizkih temperaturah. Titanove zlitine z dobrimi nizkotemperaturnimi lastnostmi in izjemno nizkimi intersticijskimi elementi, kot je TA7, lahko še vedno ohranijo določeno plastičnost pri -253 stopnji. Zato so titanove zlitine tudi pomemben nizkotemperaturni konstrukcijski material.
Visoka kemična aktivnost
Izdelki iz titanove zlitine
Titan ima visoko kemično aktivnost in močno reagira z O 2 , N 2 , H 2 , CO, CO 2 , vodno paro, amoniakom itd. v ozračju. Ko je vsebnost ogljika večja od 0,2 %, bo v titanovi zlitini nastal trd TiC; ko je temperatura visoka, bo tvoril tudi trdo površinsko plast TiN, ko bo reagiral z N; nad 600 stopinjami titan absorbira kisik in tvori utrjeno plast z visoko trdoto; ko se vsebnost vodika poveča, bo nastala tudi krhka plast. Trda in krhka površinska plast, ki nastane zaradi absorpcije plina, lahko doseže globino od 0,1 do 0,15 mm, stopnja strjevanja pa je 20% do 30%. Titan ima tudi visoko kemijsko afiniteto in je nagnjen k oprijemu na torno površino.
Nizka toplotna prevodnost
uporaba
Titanova zlitina ima visoko trdnost in nizko gostoto, dobre mehanske lastnosti, dobro žilavost in odpornost proti koroziji. Poleg tega ima titanova zlitina slabo procesno zmogljivost, težko rezanje in zelo enostavno absorbira nečistoče, kot so vodik, kisik, dušik in ogljik med vročo obdelavo. Ima tudi slabo odpornost proti obrabi in zapleten proizvodni proces. Industrijska proizvodnja titana se je začela leta 1948. Potrebe razvoja letalske industrije so povzročile razvoj industrije titana s povprečno letno stopnjo rasti okoli 8 %. Letna proizvodnja materialov za obdelavo titanovih zlitin na svetu je dosegla več kot 40,000 ton, obstaja pa skoraj 30 vrst titanovih zlitin. Najbolj razširjene titanove zlitine so Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) in industrijski čisti titan (TA1, TA2 in TA3). Titanove zlitine se uporabljajo predvsem za izdelavo kompresorskih delov letalskih motorjev, sledijo rakete, izstrelki in strukturni deli letal za visoke hitrosti. Sredi-1960 prejšnjega stoletja so titan in njegove zlitine uporabljali v splošni industriji za izdelavo elektrod za elektrolitsko industrijo, kondenzatorjev za elektrarne, grelnikov za rafiniranje nafte in razsoljevanje morske vode ter naprav za nadzor onesnaževanja okolja. Titan in njegove zlitine so postali konstrukcijski material, odporen proti koroziji. Uporablja se tudi za proizvodnjo materialov za shranjevanje vodika in zlitin s spominom oblike.
