Titanlegierungen

Metallurgen haben eine beeindruckende Vielfalt nützlicher Metalllegierungen für Herstellungszwecke entwickelt. Die Kombination eines Metalls und eines oder mehrerer anderer Elemente erzeugt eine Metalllegierung. Häufig kombinieren Legierungen eine große Menge eines weniger teuren Grundmetalls wie Eisen mit einem teureren Metall wie Gold oder Titan.

Über Titanlegierungen

Titan kommt in der Natur in Kombination mit anderen Materialien weit verbreitet vor. Titan bildet in seiner gereinigten Form ein Metall. Es zeigt zwei verschiedene mögliche kristallographische Strukturen als Feststoff: eine hexagonale „Alpha“ -Struktur und eine kubische „Beta“ -Struktur. Metallurgen haben drei breite Arten von Titanlegierungen identifiziert, basierend auf der kristallographischen Form des in der Legierung verwendeten Titans. Diese Metalle unterscheiden sich etwas in den physikalischen Eigenschaften, die sie aufweisen.

Alpha- und Near-Alpha-Legierungen: Diese Legierungen schweißen im Allgemeinen gut, sind jedoch nicht wärmebehandelbar. Sie halten kalten Temperaturen gut stand, liefern im Allgemeinen eine gute Duktilität und bieten eine geringe bis mittlere Festigkeit. Legierungen mit sehr hohem Alpha oder nahezu Alpha können einer Oxidation widerstehen.

Beta- und Near-Beta-Legierungen: Diese leicht wärmebehandelbaren Titanlegierungen schweißen ebenfalls. Sie liefern eine hohe Festigkeit innerhalb vorgegebener Temperaturbereiche.

Kombinationen von Alpha- und Beta-Legierungen: Diese Legierungen kombinieren Merkmale der beiden anderen Typen. Einige weisen wärmebehandelbare Eigenschaften auf und schweißen. Sie bieten eine mittlere bis hohe Festigkeit, erfordern jedoch normalerweise eine Heißformung (im Gegensatz zu einer Kaltumformung).

Die Qualitäten von Titanlegierungen

Sowohl ein privater freiwilliger Branchenverband namens American Society for Testing Materials (ASTM) als auch die American Society of Mechanical Engineers (ASME) haben Richtlinien für die Einstufung von Titan herausgegeben. Viele internationale Unternehmen haben diese Standards übernommen. Auf dem kommerziellen Markt sind 39 breite Titansorten weit verbreitet. Die Sortennummer hilft den Herstellern, die prozentuale Zusammensetzung verschiedener Legierungen zu bestimmen. Zum Beispiel würde eine Titanlegierung der Klasse 5 6% Aluminium und 4% Vanadium enthalten.

Einige Hersteller verwenden möglicherweise auch andere Spezifikationen. Das in Nordamerika weit verbreitete einheitliche Nummerierungssystem, die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) erlassenen Normen und die EN-Normen (in der Europäischen Union verwendet) können Titanlegierungen für bestimmte Zwecke behandeln.

Eigenschaften und Anwendungen

Obwohl Titanlegierungen vor einigen Jahrzehnten hauptsächlich für militärische Anwendungen Verwendung fanden, setzen heute auch einige andere Wirtschaftszweige Produkte ein, die diese Metalle enthalten. Sowohl die Eigenschaften als auch die Anwendungen von Titanlegierungen haben dazu beigetragen, dass in einigen Branchen eine hohe Nachfrage besteht. Preisfaktoren beschränken jedoch immer noch die Verfügbarkeit einiger Titanlegierungsprodukte:

Eigenschaften

Gereinigtes Titan bildet ein hartes, glänzendes silbernes Metall. Obwohl es eine beeindruckende Zugfestigkeit besitzt, weist das Element Titan eine erheblich geringere Dichte als Stahl auf (ein Kubikzentimeter Titan wiegt nur 4,5 Gramm). Es widersteht auch Korrosion durch Salzwasser. Titan ist nicht magnetisch und angeblich nicht allergen und bietet trotz seiner hohen Zugfestigkeit einen niedrigen Elastizitätsmodul. Der langjährige hohe Schmelzpunkt von 3.038 Grad Fahrenheit stellte Hersteller jedoch vor Herausforderungen, die versuchten, Titan als Legierung in kommerziellen Umgebungen einzusetzen.

Anwendungen

Heute ist Titan in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Verteidigungsindustrie weit verbreitet. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit in bestimmten Temperaturbereichen eignet sich Titan gut für eine Vielzahl von Flugzeugteilen. Darüber hinaus widersteht Titan der Korrosion durch Meerwasser besser als viele andere Materialien, so dass Legierungen, die dieses Metall enthalten, in Kraftwerkskondensatoren und Entsalzungsanlagen weit verbreitet sind.

Obwohl Titanprodukte normalerweise immer noch hohe Preise erzielen, hat das Metalltitan im biomedizinischen Bereich Anwendungen für die Verwendung in chirurgischen und Zahnimplantaten gefunden. Einige Luxusautohersteller verwenden Berichten zufolge Titanlegierungen in ihren Fahrzeugen, und die Verbraucher haben kürzlich begonnen, Golfschläger, Uhren und Schmuck mit haltbaren Komponenten aus Titanlegierungen zu verwenden. In Zukunft werden die Hersteller wahrscheinlich weiterhin neue Verwendungsmöglichkeiten für Titanlegierungen entdecken.

Vorteile von Titanlegierungen

Titanlegierungen bieten zahlreiche Vorteile. Erstens widerstehen sie Salzwasser- und Chlorkorrosion gut. Zweitens bieten sie eine leichte Festigkeit innerhalb bestimmter Temperaturbereiche. Drittens halten viele Titanlegierungsprodukte kalten Temperaturen stand. Viertens liefern diese Metalle eine attraktive silberne Oberfläche. Schließlich behalten einige Titanlegierungen ihre Form zuverlässig bei.

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