Titaani ja titaani-titaani sulamite erinevad kasutusalad
Titaan on keemiline element tähisega Ti ja aatomnumbriga 22. Titaani tihedus on 4,54g/cm3, mis on terasest 43% kergem. See on kõrgem kui alumiinium, kuid madalam kui teras, vask ja nikkel. Selle eritugevus on metallide seas esikohal.
See on läikiv siirdemetall, mis on tuntud oma suure tugevuse, madala tiheduse, hea korrosioonikindluse ning hea plastilisuse ja keevitatavuse poolest.
Tänu oma soodsatele omadustele kasutatakse titaani laialdaselt paljudes rakendustes, sealhulgas lennunduses, autotööstuses, meditsiinilistes implantaatides ja spordivarustuses.
Titaanisulam seevastu on materjal, mis kasutab titaani mitteväärismetallina, kuid segatakse selle omaduste muutmiseks väikese koguse muude elementidega. Need legeerivad elemendid võivad sisaldada selliseid elemente nagu alumiinium, vanaadium, molübdeen jne, sõltuvalt sulami soovitud omadustest
Lisandite sisalduse järgi jaguneb titaan kõrge puhtusastmega titaaniks (puhtus kuni 99,9%) ja tööstuslikuks puhtaks titaaniks (puhtus kuni 99,5%). Tööstuslikku puhast titaani on kolme klassi, mida tähistavad TA + seerianumbrid 1, 2 ja 3. Mida suurem number, seda madalam on puhtus. Ti: 4,507 g/cm3, Tm: 1688 kraadi. Sellel on allotroopne transformatsioon, tihedalt pakitud kuusnurkse struktuuriga faas on väiksem kui 882,5 kraadi või sellega võrdne ja kehakeskse kuupstruktuuriga faas on suurem kui 882,5 kraadi või sellega võrdne. Puhtal titaanil on madal tugevus, kuid kõrge eritugevus, hea plastilisus, hea vastupidavus madalal temperatuuril ja kõrge korrosioonikindlus. Titaanil on hea survetöötlusjõudlus, kuid halb lõikejõudlus. Titaan võib lämmastikus kuumutamisel põleda, seega tuleks titaani kuumutamisel ja keevitamisel kaitsta argooniga.
Puhta titaani eesmärk: lisandite sisaldusel on suur mõju titaani toimimisele. Väike kogus lisandeid võib oluliselt parandada titaani tugevust. Seetõttu on puhta tööstusliku titaani tugevus kõrge, kõrgtugevate alumiiniumsulamite taseme lähedal ja seda kasutatakse peamiselt naftakeemiliste soojusvahetite, reaktorite, laevaosade, lennukikehade jms tootmiseks töötemperatuuriga alla 350 kraadi.
Titaanisulamid viitavad mitmesugustele titaanist ja muudest metallidest valmistatud sulamitele. Titaanisulamite tihedus on tavaliselt umbes 4,51 g/cm3, mis on vaid 60% terase tihedusest. Titaanisulamitel on kõrge tugevus, hea korrosioonikindlus ja kuumakindlus. Titaanisulamid moodustavad ainult 60% terasest ja mõnede ülitugevate titaanisulamite tugevus ületab paljude legeeritud konstruktsiooniteraste tugevust. Titaanisulam valmistatakse al, mo, cr, sn ja muude keemiliste ainete lisamisega puhta titaani baasil. Just nende keemiliste ainete tõttu on kahe titaanmetalli omadused erinevad. Sulamid kasutatakse sageli nõudlikumates või spetsiaalsetes rakendustes, kus puhtal titaanil ei pruugi olla soovitud omadusi.
Titaani ja titaanisulamite erinevus
Kui otsustatakse kasutada legeerimata kaubanduslikult puhast titaani või mõnda selle sulamit, võtavad tootjad arvesse selliseid põhitegureid nagu tugevus ja korrosioonikindlus. Mehaanilised omadused, nagu tihedus, väsimuspragude kasvukiirus ja purunemiskindlus, määravad sulami koostise ja kuumtöötluse vajaduse.
Korrosioonirakenduste puhul eelistatakse tavaliselt puhast titaani selle väiksema tugevuse tõttu. Sellised rakendused võivad hõlmata soojusvahetiid, säilituspaake ja reaktsioonianumaid mitmesugustele tööstusharudele ja sektoritele, sealhulgas elektritootmisele, keemilisele töötlemisele ja magestamisele.
Kõrge jõudlusega rakenduste puhul kasutatakse suurema tugevusega titaanisulameid. Neid kasutatakse gaasiturbiinide ja erinevate lennukikonstruktsioonide, aga ka sukelaparaatide ja puurimisseadmete väljatöötamisel. Tänapäeval kasutatakse titaanisulameid ka biomeditsiiniliste implantaatide ja jalgrattaosade (raamide) valmistamisel.
Kasutatakse selliseid sulameid nagu Ti-6Al-4V ja Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr avamere puurimisrakendustes ja geotermilistes torustikes. Muud sulamid, sh Ti-6V-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo+Si, Ti-10V-2 Fe-3Al, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo+Si kasutatakse nii lennunduses kui ka gaasiturbiinmootorites.
