Arten von Titanlegierungen: Sorten, Eigenschaften und Verwendungen

Titan ist ein Metall mit wachsender Nachfrage. Dies liegt daran, dass es eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ein breites Spektrum an wünschenswerten mechanischen Eigenschaften aufweist. Um die einzigartigen Eigenschaften von Titan zu nutzen, fügen Hersteller dem reinen Titan kleinere Mengen anderer Elemente hinzu, um die physikalischen Eigenschaften des Metalls zu verändern.

Daher stehen viele Arten von Titanlegierungen zur Auswahl, da sie unterschiedliche Eigenschaften und Kosten bieten. In diesem Artikel-besprechen wir die verschiedenen Klassifizierungen von Titanlegierungen und die Anwendungen jeder dieser Klassifizierungen.

Bei der Konstruktion eines Teils oder Produkts ist es für die Konstruktion und Auswahl des Produkts wichtig, die Festigkeitseigenschaften des Materials zu kennen. Es gibt verschiedene Arten von Titanlegierungen. Daher ist es wichtig, alle diese Eigenschaften zu kennen, um sie effektiv nutzen zu können.

Geringe Stärke

Hierbei handelt es sich um Titanlegierungen mit einer Streckgrenze von weniger als 73 KSI (500 MPa). Sie funktionieren in Anwendungen, die mäßig starke Materialien erfordern. Beispiele hierfür sind die ASTM-Klassen 1,2,3,7 und 11.

Mäßige Stärke

Hierbei handelt es sich um Titanlegierungen mit einer Streckgrenze zwischen 73 und 131 KSI (500 und 900 MPa). Sie sind ASTM-Klassen 4, 5 und 9, Ti-2,5 % Cu, Ti-8 % Al-1 % Mo-0,1 % V.

Mittlere Stärke

Hierbei handelt es sich um Titanlegierungen mit einer Streckgrenze zwischen 131-145 KSI (900–1000 MPa). Sie funktionieren in kritischen Anwendungen, die hohe Festigkeitseigenschaften, gute Korrosionsbeständigkeit und Kerbzähigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern. Einige Beispiele umfassen Ti-6 % Al-2 % Sn-4 % Zr-2 % Mo und Ti-5,5 % Al-3,5 % Sn-3 % Zr-1 % Nb-0,3 % Mo-0,3 % Si.

Hohe Festigkeit

Hochfeste Titanlegierungen haben Zugfestigkeiten zwischen 145 und 174 KSI (1000–1200 MPa). Sie sind beständig gegen Ermüdung, Kriechen und Korrosion und eignen sich daher für anspruchsvolle Anwendungen wie Flugzeugteile und medizinische Implantate.

Sehr hohe Festigkeit

Sehr hochfeste Legierungen haben Zugfestigkeiten von mehr als 174 KSI (1200 MPa). Diese Materialklasse ist teuer, bietet aber eine außergewöhnliche Leistung in anspruchsvollen Anwendungen wie Strahltriebwerken, Raketenmotoren, Raumfahrzeugen und Kernreaktoren. Beispiele hierfür sind Ti-10 % V-2 % Fe-3 % Al und Ti-4 % Al-4 % Mo-4 % Sn-0,5 % Si.

Titanlegierungen sind in einer breiten Palette von Qualitäten erhältlich, jede mit ihren spezifischen Eigenschaften. Im Folgenden sind einige der gebräuchlichsten Titanlegierungssorten aufgeführt.

Titanlegierung der Güteklasse 5

Aufgrund seiner hohen Festigkeit ist Grad 5 die am häufigsten verwendete Titanlegierung. Es handelt sich um eine häufig verwendete Schweißlegierung, die in strukturellen und druckbeanspruchten Bauteilen eingesetzt werden kann. Es weist sowohl in oxidierenden als auch reduzierenden Umgebungen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.

Darüber hinaus findet es auch in der Chemie- und Erdölindustrie sowie beim Bau von Offshore-Bohrplattformen Verwendung. Die Legierung eignet sich für den Bau von Wasseraufbereitungsanlagen, Kernreaktoren und anderen kritischen Umgebungen, die ein hoch{1}festes und kostengünstiges Material erfordern.

Titanlegierung der Güteklasse 6

Grad 6 ist eine häufig geschweißte Titanlegierung mit Aluminium und Zinn, die häufig für Komponenten verwendet wird, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind. Zusätzlich zu ihren hohen Festigkeitseigenschaften verfügt die Legierung über eine ausgezeichnete Stabilität, was sie zu einer guten Wahl für Flugzeugzellen und Strahltriebwerke macht.

Titanlegierung der Güteklasse 7

Eine Titanlegierung der Güteklasse 7 eignet sich besonders für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen und pH-Werten. Dies ist auf seine extreme Korrosionsbeständigkeit zurückzuführen.

Titanlegierung der Güteklasse 11

Grad 11 ist eine Titanlegierung mit guter Hochtemperaturfestigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit. Die Legierung ist ein Rohstoff für Komponenten, die bei hohen Temperaturen betrieben werden, beispielsweise für Chemie- und Erdölverarbeitungsanlagen sowie für die Herstellung von Flugzeugtriebwerken und Flugzeugzellen. Güteklasse 11 wird auch zur Herstellung von Turbinen, Flüssigwasserstoffspeichertanks und anderen wichtigen Geräten verwendet. Die Legierung lässt sich leicht durch maschinelle Bearbeitung, Schmieden, Walzen und Extrudieren herstellen.

Titanlegierung der Güteklasse 12

Es gilt für die Herstellung von Flugzeugkomponenten wie Triebwerksteilen, Flugzeugzellen, Fahrwerken, Treibstoffsystemen und anderen kritischen Geräten. Die Legierung wird auch zur Herstellung von Kryobehältern, Wärmetauschern, Destillationskolonnen und anderen Geräten verwendet, die bei hohen Temperaturen betrieben werden.

Darüber hinaus lässt sich Sorte 12 leicht durch maschinelle Bearbeitung, Schmieden, Walzen und Extrudieren herstellen. Daher ist es ideal für die Herstellung von Ventilen, Armaturen und anderen Geräten, die korrosionsbeständige Materialien erfordern.

Titanlegierung der Güteklasse 23

Grad 23 ist eine Titanlegierung mit guter Duktilität und Bruchzähigkeit. Es ist hauptsächlich in der Herstellung medizinischer Implantate tätig.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Titanlegierungen werden aufgrund ihres hohen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Sie werden zur Herstellung von Befestigungselementen für die Luft- und Raumfahrt, Flugzeugrahmen, Fahrwerksbaugruppen und Düsentriebwerken verwendet, da sie extremen Temperaturen standhalten, ohne unter Druck zu korrodieren oder zu reißen.

Medizinische Industrie

Titanlegierungen werden in medizinischen Geräten wie künstlichen Gelenken und Hüftprothesen verwendet, da sie biokompatibel und korrosionsbeständig sind. Das Metall kann in komplizierte Formen bearbeitet werden, ohne zu brechen oder zu reißen, was es ideal für chirurgische Instrumente wie Skalpelle oder Pinzetten macht. Es wird auch bei Zahnimplantaten verwendet, da es das Weichgewebe nicht reizt, wie es bei Edelstahl der Fall ist, wenn er in die Mundhöhle implantiert wird.

Elektronische Industrie

Titanlegierungen werden in der Elektronik vielseitig eingesetzt, da sie eine hohe Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten Säuren und Laugen aufweisen. Dadurch eignen sie sich ideal für den Einsatz als Steckverbinder in Batterien oder anderen elektrischen Komponenten, die elektrischen Kontakt untereinander benötigen, aber im Laufe der Zeit nicht korrodieren dürfen, wenn sie ätzenden Substanzen wie Salzwasser ausgesetzt werden.

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