티타늄 합금 튜브 및 기타 티타늄 재료

1, 작은 밀도, 고강도, 높은 비강도

  티타늄의 밀도는 4.51g / cm3로 강철의 57 %로 강철의 절반에 불과하고 알루미늄의 두 배 미만, 알루미늄보다 3 배 더 강합니다. 티타늄 합금의 비강도는 일반적으로 사용되는 산업용 합금 중에서 가장 큽니다. 티타늄 합금의 비강도는 스테인리스 강의 3.5 배, 알루미늄 합금의 1.3 배, 마그네슘 합금의 1.7 배입니다. 따라서 항공 우주 산업에 없어서는 안될 구조재입니다.

  티타늄 및 기타 금속의 밀도와 비강도는 표 1-1에서 비교됩니다.

   표 1-1 티타늄과 다른 금속의 밀도와 비강도 비교

금속 티타늄 (합금) 철 알루미늄 (합금) 마그네슘 (합금) 고강도 강철

밀도 / (g · cm-3) 비강도 4.5 (29) 7.87-2.7 (21) 1.74 (16)-23

 

  2, 우수한 내식성

  티타늄의 부동 태화는 산화막의 존재 여부에 따라 달라집니다. 산화 매체의 내식성은 환원 매체보다 훨씬 우수하며 환원 매체에서 고속 부식이 발생할 수 있습니다. 티타늄은 해수, 습식 염소, 아 염소산염 및 차아 염소산염 용액, 질산, 크롬산, 금속 염화물, 황화물 및 유기산과 같은 일부 부식성 매체에서 부식되지 않습니다. 그러나 티타늄과 반응하여 수소를 생성하는 매질 (염산 및 황산 등)에서 티타늄은 일반적으로 부식 속도가 더 큽니다. 그러나 소량의 산화제를 산에 첨가하면 티타늄이 패시베이션 피막을 형성합니다. 따라서 티타늄은 유리 염소를 포함하는 염산에서도 황산-질산 또는 염산-질산의 혼합물에서 부식에 강합니다. 티타늄의 보호 산화막은 소량의 물이나 수증기가 있더라도 금속이 물에 닿으면 종종 형성됩니다. 티타늄이 물이 전혀없는 강한 산화 환경에 노출되면 빠르게 산화되어 폭력적이고 종종 자발적인 연소 반응을 일으킬 수 있습니다. 이러한 유형의 행동은 과도한 질소 산화물을 포함하는 발연 질산과 티타늄과 건조한 염소 가스와 티타늄의 반응에서 발생했습니다. 그러나이 상태에서 반응이 일어나지 않도록하려면 일정량의 물이 필요하다. 종종 자발적인 연소 반응. 이러한 유형의 행동은 과도한 질소 산화물을 포함하는 발연 질산과 티타늄과 건조한 염소 가스와 티타늄의 반응에서 발생했습니다. 그러나이 상태에서 반응이 일어나지 않도록하려면 일정량의 물이 필요하다. 종종 자발적인 연소 반응. 이러한 유형의 거동은 티타늄과 과도한 질소 산화물을 포함하는 발연 질산 및 건식 염소 가스와 티타늄의 반응에서 발생했습니다. 그러나이 상태에서 반응의 발생을 막기 위해서는 일정량의 물이 필요하다.

  3, 좋은 내열성

   일반적으로 알루미늄은 150 ° C에서 원래의 높은 기계적 특성을, 310 ° C에서 스테인리스 강을 잃는 반면 티타늄 합금은 약 500 ° C에서 여전히 우수한 기계적 특성을 유지합니다. 항공기의 속도가 음속의 2.7 배에 도달하면 항공기 메커니즘의 표면 온도는 230 ° C에 도달합니다. 알루미늄 및 마그네슘 합금은 더 이상 사용할 수 없지만 티타늄 합금은 요구 사항을 충족 할 수 있습니다. 티타늄은 내열성이 우수합니다. 에어로 엔진 컴프레서의 터빈 디스크 및 블레이드 및 항공기 후방 동체의 스킨에 적합합니다.

  4, 좋은 저온 성능

  일부 티타늄 합금 (예 : Ti-5Al-2.5SnELI)의 강도는 온도가 감소함에 따라 증가하지만 가소성은 크게 감소하지 않습니다. 저온에서 여전히 우수한 연성과 인성을 가지며 초저온에서 사용하기에 적합합니다. 액체 수소 및 액체 산소 로켓 엔진에 사용하거나 유인 우주선의 초저온 용기 및 저장 탱크로 사용할 수 있습니다.

  5, 비자 성

  티타늄은 비자 성입니다. 잠수함 포탄에 사용되며 광산 폭발을 일으키지 않습니다.

  6, 작은 열전도율

  티타늄 및 기타 금속의 열전도율은 다음 표에서 비교됩니다.

금속 Ti Al Fe Cu

열전도율 / W · (m · K) 17212 85255

 

  티타늄의 열전도율은 강철의 1/5, 알루미늄의 1/13, 구리의 1/25에 불과합니다. 열전도율이 낮은 것은 티타늄의 단점이지만 티타늄의 이러한 기능은 상황에 따라 사용할 수 있습니다.

  7, 탄성 계수가 작다

금속 Ti Al Fe

탄성 계수 / GPa 108 72 196

 

  티타늄의 탄성 계수는 ​​철분의 약 55 %입니다. 구조재로 사용시 낮은 탄성 계수가 단점입니다.

   8. 인장 강도는 항복 강도에 가깝습니다.

  Ti-6Al-4V 티타늄 합금의 인장 강도는 960Mpa이고 항복 강도는 892MPa입니다. 둘의 차이는 58Mpa에 불과합니다.

  티타늄 및 기타 금속의 인장 강도와 항복 강도 간의 비교는 다음 표에 나와 있습니다.

강도 티타늄 합금 (Ti-6Al-4V) 18-8 스테인리스 알루미늄 합금

인장 강도 960608470

항복 강도 892255 294

 

   9. 티타늄은 고온에서 쉽게 산화됩니다.

   티타늄은 수소 및 산소와의 결합력이 강하므로 산화 및 수소 흡수를 방지하기 위해주의를 기울여야합니다. 티타늄 용접은 오염을 방지하기 위해 아르곤 보호하에 수행되어야합니다. 티타늄 튜브 및 박판은 진공에서 열처리해야하며 티타늄 단조품은 열처리 중 미세 산화 분위기로 제어해야합니다.

  10, 낮은 감쇠 저항

티타늄 및 기타 금속 재료 (구리, 강철)를 사용하여 정확히 같은 모양과 크기의 시계를 만드십시오. 같은 힘으로 시계를 두드리면 티타늄으로 만든 시계가 진동하고 소리가 오래 지속되는 것을 알 수 있습니다. 타격으로 종에 부여 된 에너지는 쉽게 사라지지 않습니다.

  티타늄 및 티타늄 합금 가공 재료의 특수 기능 :

  11, 형상 기억 기능

  Ti-50 % Ni (원자 분율) 합금은 특정 온도 조건에서 원래 모양을 복원 할 수있는 능력이 있으므로 티타늄 형상 기억 합금이라고합니다.

  12, 초전도 기능

  NbTi 합금, 온도가 절대 영도에 가까워지면 NbTi 합금으로 만들어진 와이어는 저항을 잃고 임의로 큰 전류를 통과 할 수 있습니다. 와이어는 열을 발생하지 않으며 에너지를 소비하지 않습니다. 따라서 NbTi 합금을 초전도 재료라고합니다.

  13 、 수소 흡수 기능

  Ti-50 % Fe (원자 분율) 합금은 다량의 수소를 흡수하는 능력이 있습니다. 이러한 Ti-Fe 합금의 특징을 이용하여 수소를 안전하게 저장할 수 있습니다. 즉, 강철 고압 가스 실린더가 반드시 수소를 저장하는 데 사용되는 것은 아닙니다. 특정 조건에서 수소 저장 Ti-Fe 합금은 수소를 방출 할 수도 있으므로 수소 저장 물질이라고합니다. 

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