Różne zastosowania tytanu i stopów tytanu i tytanu
Tytan to pierwiastek chemiczny o symbolu Ti i liczbie atomowej 22. Gęstość tytanu wynosi 4,54 g/cm3, czyli jest o 43% lżejsza od stali. Jest wyższy niż aluminium, ale niższy niż stal, miedź i nikiel. Jego wytrzymałość właściwa zajmuje pierwsze miejsce wśród metali.
Jest to błyszczący metal przejściowy znany ze swojej wysokiej wytrzymałości, małej gęstości, dobrej odporności na korozję oraz dobrej plastyczności i spawalności.
Ze względu na swoje korzystne właściwości tytan jest powszechnie stosowany w szerokim zakresie zastosowań, w tym w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, implantach medycznych i sprzęcie sportowym.
Z drugiej strony stop tytanu to materiał, w którym tytan jest metalem bazowym, ale jest mieszany z niewielkimi ilościami innych pierwiastków w celu zmiany jego właściwości. Te pierwiastki stopowe mogą obejmować pierwiastki takie jak aluminium, wanad, molibden itp., w zależności od pożądanych właściwości stopu
Ze względu na zawartość zanieczyszczeń tytan dzieli się na tytan o wysokiej czystości (czystość do 99,9%) i tytan czysty przemysłowy (czystość do 99,5%). Istnieją trzy gatunki czystego tytanu przemysłowego, które są reprezentowane przez TA + numer seryjny 1, 2 i 3. Im większa liczba, tym niższa czystość. Ti: 4,507 g/cm3, Tm: 1688 stopni. Ma transformację alotropową, z fazą zwartej struktury sześciokątnej pod kątem mniejszym lub równym 882,5 stopnia i fazą o strukturze sześciennej skupionej wokół ciała pod kątem większym lub równym 882,5 stopnia. Czysty tytan ma niską wytrzymałość, ale wysoką wytrzymałość właściwą, dobrą plastyczność, dobrą wytrzymałość w niskich temperaturach i wysoką odporność na korozję. Tytan ma dobrą wydajność obróbki ciśnieniowej, ale słabą wydajność cięcia. Tytan może palić się po podgrzaniu w azocie, dlatego podczas ogrzewania i spawania tytan powinien być chroniony argonem.
Cel czystego tytanu: Zawartość zanieczyszczeń ma ogromny wpływ na działanie tytanu. Niewielka ilość zanieczyszczeń może znacznie poprawić wytrzymałość tytanu. Dlatego wytrzymałość czystego tytanu przemysłowego jest wysoka, zbliżona do poziomu wysokowytrzymałych stopów aluminium i jest wykorzystywana głównie do produkcji petrochemicznych wymienników ciepła, reaktorów, części statków, poszyć samolotów itp. O temperaturach roboczych poniżej 350 stopni.
Stopy tytanu odnoszą się do różnych metali stopowych wykonanych z tytanu i innych metali. Gęstość stopów tytanu wynosi zwykle około 4,51 g/cm3, co stanowi zaledwie 60% gęstości stali. Stopy tytanu mają wysoką wytrzymałość, dobrą odporność na korozję i odporność na ciepło. Stopy tytanu stanowią jedynie 60% stali, a wytrzymałość niektórych stopów tytanu o wysokiej wytrzymałości przekracza wytrzymałość wielu stali konstrukcyjnych stopowych. Stop tytanu powstaje poprzez dodanie al, mo, cr, sn i innych substancji chemicznych na bazie czystego tytanu. To właśnie z powodu tych substancji chemicznych właściwości obu metali tytanowych są różne. Stopy są często stosowane w bardziej wymagających lub specjalistycznych zastosowaniach, w których czysty tytan może nie posiadać pożądanych właściwości.
Różnica między tytanem a stopami tytanu
Decydując się na zastosowanie niestopowego, dostępnego w handlu czystego tytanu lub jednego z jego stopów, producenci biorą pod uwagę podstawowe czynniki, takie jak wytrzymałość i odporność na korozję. Właściwości mechaniczne, takie jak gęstość, szybkość wzrostu pęknięć zmęczeniowych i odporność na pękanie, określą skład stopu i potrzebę obróbki cieplnej.
Do zastosowań związanych z korozją zwykle preferowany jest czysty tytan ze względu na jego niższą wytrzymałość. Takie zastosowania mogą obejmować wymienniki ciepła, zbiorniki magazynujące i zbiorniki reakcyjne dla różnych gałęzi przemysłu i sektorów, w tym wytwarzania energii, przetwarzania chemicznego i odsalania.
Jeśli chodzi o zastosowania o wysokiej wydajności, stosuje się stopy tytanu o wyższej wytrzymałości. Wykorzystuje się je przy opracowywaniu turbin gazowych i różnych konstrukcji lotniczych, a także łodzi podwodnych i sprzętu wiertniczego. Obecnie stopy tytanu wykorzystuje się także do produkcji implantów biomedycznych i części rowerowych (ram).
Stosuje się stopy takie jak Ti-6Al-4V i Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr w odwiertach morskich i rurociągach geotermalnych. Inne stopy, w tym Ti-6V-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo+Si, Ti-10V-2 Fe-3Al, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo+Si są stosowane w lotnictwie i kosmonautyce, a także w silnikach turbin gazowych.
