Titanlegierungssorten: Eigenschaften, Anwendungen und Vorteile

Hierbei handelt es sich um unlegierte Sorten, die für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Schweißbarkeit bei mäßiger Festigkeit geschätzt werden.

TA1: Zeichnet sich durch hohe Reinheit (typischerweise über 99,5 % Titan), hervorragende Plastizität, Schweißbarkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen chemischen Lösungen und Meerwasser aus. Wird häufig in chemischen Geräten wie Lagertanks und Wärmetauscherrohren verwendet.

TA2: Bietet eine höhere Festigkeit als TA1 bei gleichzeitig guter Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit. Zu den Anwendungen gehören Griffe für medizinische Instrumente und Meerwasser-Rohrleitungssysteme in der Schiffstechnik.

TA3: Besitzt die höchste Festigkeit in dieser Gruppe mit leicht verringerter Plastizität und behält gleichzeitig eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit bei. Wird in Anwendungen wie Hochdruck-Rohrleitungssystemen in der petrochemischen Industrie eingesetzt.

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Diese Legierungen werden hauptsächlich mit neutralen Elementen (wie Zinn) und Alpha-Stabilisatoren (wie Aluminium) legiert. Sie weisen eine gute Kriechfestigkeit und Schweißbarkeit auf, sind jedoch im Allgemeinen nicht auf hohe Festigkeitsniveaus wärmebehandelbar.

Note TA7: Eine typische Alpha-Legierung mit guter Oxidationsbeständigkeit und Kriechverhalten bei erhöhten Temperaturen. Es wird häufig in Hochtemperaturkomponenten von Flugzeugtriebwerken verwendet, beispielsweise in Kompressorschaufeln. In der Luft- und Raumfahrt behält TA7 eine stabile Leistung unter Betriebsbedingungen bei hohen-Temperaturen und hohem-Druck bei und gewährleistet so die Motorsicherheit.

Note TA15: Bietet höhere Festigkeit und gute Schweißbarkeit. Es wird häufig in Strukturkomponenten von Flugzeugen verwendet, beispielsweise in wichtigen Strukturteilen wie Flügelholmen. Seine hohe Festigkeit erfüllt die Anforderungen, komplexen Belastungen im Flug standzuhalten.

Dies ist die am weitesten verbreitete Klasse von Titanlegierungen. Sie enthalten eine Mischung aus Alpha- und Beta-Stabilisatoren, wodurch sie durch Wärmebehandlung gestärkt werden können. Sie bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Duktilität und Formbarkeit.

Güteklasse TC4 (Ti-6Al-4V): Dies ist eine der weltweit am häufigsten verwendeten Titanlegierungen. Es zeichnet sich durch hervorragende Gesamteigenschaften aus: hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und relativ gute Verarbeitbarkeit. In der Luft- und Raumfahrt wird es zur Herstellung von Flugzeugrumpfstrukturen und Fahrwerken verwendet. Im medizinischen Bereich wird es für künstliche Gelenke, Knochenplatten und andere Implantate verwendet. Beispielsweise reduziert TC4 bei der Herstellung von Hochleistungs-Kampfflugzeugzellen das Gesamtgewicht und sorgt gleichzeitig für strukturelle Festigkeit, wodurch die Flugleistung verbessert wird.

Klasse TC11: Zeichnet sich durch hohe Festigkeit und gute thermische Festigkeit (Kriechfestigkeit) aus. Es wird häufig für Hochtemperaturkomponenten in Flugzeugtriebwerken wie Turbinenscheiben und -schaufeln verwendet. Unter Bedingungen hoher-Temperatur und hoher-Belastung behält TC11 eine stabile Leistung bei und gewährleistet so einen effizienten Motorbetrieb.

Diese Legierungen sind reich an beta{0}stabilisierenden Elementen (wie Molybdän, Vanadium). Sie bieten im lösungsbehandelten Zustand eine hervorragende Kaltumformbarkeit und können nach einer Alterungswärmebehandlung eine sehr hohe Festigkeit erreichen.

Note TB5: Bekannt für gute Kaltumformbarkeit und hohe Festigkeit. Anwendung findet es in speziellen Strukturbauteilen für die Luft- und Raumfahrt sowie im Sportartikelbereich. Bei der Herstellung hochwertiger Golfschlägerköpfe kann TB5 beispielsweise kalt-in komplexe Formen geformt werden und bietet gleichzeitig ausreichende Festigkeit und Elastizität.

Luft- und Raumfahrtanwendungen

In diesem Bereich sind leichte Materialien mit hoher Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit gefragt.

Motorkomponenten: Hochtemperaturteile wie Kompressorschaufeln verwenden Legierungen wieTA7UndTC11für ihre Oxidations-/Kriechbeständigkeit und thermische Festigkeit.

Flugzeugzellenstrukturen: Hauptsächlich werden kritische tragende Teile wie Fahrwerk und Flügelholme verwendetTC4für seine hervorragende mechanische Gesamtleistung.

Medizinische Anwendungen

Biokompatibilität und Beständigkeit gegenüber Körperflüssigkeiten sind von größter Bedeutung.

Implantate: Künstliche Gelenke kommen häufig zum EinsatzTC4 ELI(Extra Low Interstitial), das eine verbesserte Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit bietet. Aufgrund ihrer Fähigkeit, eine bioaktive Oberflächenschicht zu bilden, werden auch kommerziell reine Titanqualitäten für Zahnimplantate verwendet.

Orthopädische Geräte: Knochenplatten und Schrauben werden üblicherweise aus hergestelltTC4 ELIaufgrund seiner Festigkeit, die mit kortikalem Knochen vergleichbar ist.

Chemie- und Meerestechnik

Diese Umgebungen erfordern eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit.

Chemische Ausrüstung: TA1wird in Wärmetauschern für leicht korrosive Umgebungen verwendet. Für aggressivere Medien, die Chloride enthalten, bieten Legierungen mit zugesetztem Palladium (wie TA9) eine überlegene Spaltkorrosionsbeständigkeit.

Marineanwendungen: TA2wird aufgrund seiner Beständigkeit gegen Lochfraß für Meerwasserleitungen verwendet.TC4wird aufgrund seiner Beständigkeit gegen Korrosion in der Meeresatmosphäre für Befestigungselemente und Propellerwellen auf Schiffsplattformen eingesetzt.

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