Mechanické vlastnosti titánu

1. Pevnosť v ťahu čistého titánu je 265~353MPa a pevnosť všeobecných zliatin titánu je 686~1176MPa, v súčasnosti až 1764MPa. Zliatiny titánu sú také pevné ako mnohé ocele, ale špecifická pevnosť ocele je oveľa nižšia ako u zliatin titánu.

2. Pevnosť v tlaku titánu a titánových zliatin nie je menšia ako jeho pevnosť v ťahu. Medza klzu v tlaku a medza klzu v ťahu priemyselného čistého titánu sú približne rovnaké, zatiaľ čo pevnosť v tlaku Ti-6AI-4V a Ti-5AI-2.5Sn je mierne vyššia ako pevnosť v ťahu.

3. Pevnosť v šmyku je vo všeobecnosti 60 percent až 70 percent pevnosti v ťahu. Medza klzu titánu a plechov z titánových zliatin je približne 1,2 až 2,0 násobok pevnosti v ťahu.

4. Pri normálnej atmosférickej atmosfére je hranica trvanlivosti spracovaného a žíhaného titánu a titánových zliatin 0,5 až 0,65 pevnosť v ťahu. Keď sa podrobí 10 miliónu únavových testov v vrubovanom stave (Kt=3.9), medza odolnosti žíhaného Ti-6AI-4V je 0,2-násobok pevnosti v ťahu silu.

5. Tvrdosť najvyššieho stupňa čistoty priemyselne čistého titánu je zvyčajne nižšia ako 120 HB (tvrdosť podľa Brinnell) a tvrdosť iného priemyselne čistého titánu je 200 až 295 HB. Tvrdosť odliatkov z čistého titánu je 200 ~ 220 HB. Hodnota tvrdosti titánovej zliatiny v žíhanom stave je 32~38HRC (Rockwell), čo zodpovedá 298~349HB. Tvrdosť liateho Ti-5Al-2.5Sn a Ti{14}}AI-4V je 320 HB a tvrdosť nečistoty Ti s nízkou medzerou{{18} }Al-4V odliatky je 310 HB.

6. Modul pružnosti v ťahu priemyselného čistého titánu je 105 ~ 109 GPa. Modul pružnosti v ťahu väčšiny zliatin titánu v žíhanom stave je 110 ~ 120 GPa. Starnutím tvrdené titánové zliatiny majú o niečo vyšší modul pružnosti v ťahu ako v žíhanom stave a modul pružnosti v tlaku je rovnaký alebo väčší ako modul pružnosti v ťahu. Špecifický modul pružnosti titánovej zliatiny je rovnaký ako modul pružnosti hliníkovej zliatiny, na druhom mieste po berýliu, molybdéne a niektorých vysokoteplotných zliatinách.

7. Torzný alebo šmykový modul priemyselného čistého titánu je 46 GPa a šmykový modul titánovej zliatiny je 43 ~ 51 GPa. Aby sa zlepšila pevnosť zliatin titánu, zvýšenie obsahu medzier bude mať škodlivé účinky na odolnosť proti nárazu a lomovú húževnatosť zliatiny. V závislosti od typu a stavu titánovej zliatiny je hodnota Charpyho vrubovej rázovej húževnatosti denaturovaného priemyselného čistého titánu 15 ~ 54 J/㎡ a v stave odlievania je približne 4 ~ 10 J/㎡. Rázová húževnatosť titánovej zliatiny v žíhanom stave je 13 ~ 25,8 J/㎡ a v starnutom stave je o niečo nižšia. Rázová sila Charpyho V-vrubu Ti-5AI-2.5Sn v odliatom stave je 10 J/㎡ a Ti-6AI-4V je 20~ 23 J/㎡. Čím nižší je obsah kyslíka v zliatinách titánu, tým vyššia je táto hodnota.

8. Mnohé titánové zliatiny majú vysokú lomovú húževnatosť, alebo inými slovami, titánové zliatiny majú dobrú odolnosť proti šíreniu trhlín. Žíhaný Ti-6AI-4V je materiál s vynikajúcou húževnatosťou. Keď je koeficient koncentrácie vrubu Kt=25.4 mm, pomer vrubovej pevnosti v ťahu k pevnosti v ťahu bez vrubu je väčší ako 1.

9. Zliatiny titánu si dokážu zachovať určité vlastnosti pri vysokých teplotách. Vo všeobecnosti si priemyselné zliatiny titánu môžu zachovať svoje vlastnosti pri teplote 540 stupňov, ale môžu sa používať iba krátko. Dostatočný teplotný rozsah na dlhú dobu je 450 ~ 480 stupňov. Zliatiny titánu boli vyvinuté na použitie pri teplotách 600 stupňov. Ako raketový materiál je možné použiť zliatinu titánu pri teplote 540 stupňov po dlhú dobu a pri teplote 760 stupňov krátkodobo.

10. Titán a zliatiny titánu si stále dokážu zachovať svoje pôvodné mechanické vlastnosti pri nízkych a ultranízkych teplotách. S klesajúcou teplotou sa pevnosť titánu a titánových zliatin stále zvyšuje, zatiaľ čo ťažnosť sa postupne zhoršuje. Mnohé zliatiny žíhaného titánu majú tiež dostatočnú ťažnosť a lomovú húževnatosť pri -195,5 stupni . Ti-5AI-2.5Sn, ktorý obsahuje extrémne málo intersticiálnych prvkov, možno použiť pri -252,7 stupni . Pomer jeho vrubovej pevnosti v ťahu k pevnosti v ťahu bez vrubu je 0,95~1,15 pri -25,7 stupni .

Kvapalný kyslík, kvapalný vodík a kvapalný fluór sú dôležité pohonné látky v raketách a kozmických zariadeniach. Nízkoteplotné vlastnosti materiálov používaných na výrobu nádob na kryogénny plyn a kryogénnych konštrukčných častí sú veľmi dôležité. Keď je mikroštruktúra rovnoosá a obsah intersticiálnych prvkov (kyslík, hélium, vodík atď.) je veľmi nízky, je ťažnosť titánových zliatin stále nad 5 percent. Väčšina zliatin titánu má slabú ťažnosť pri -252,7 stupni, zatiaľ čo predĺženie Ti-6AI-4V dosahuje 12 percent.

Vyššie uvedený obsah je reprodukovaný z Titanium House