Titaani mehaanilised omadused

1. Puhta titaani tõmbetugevus on 265–353 MPa ja üldiste titaanisulamite tõmbetugevus on 686–1176 MPa, praegu kuni 1764 MPa. Titaanisulamid on sama tugevad kui paljud terased, kuid terase eritugevus on palju madalam kui titaanisulamid.

2. Titaani ja titaanisulamite survetugevus ei ole väiksem selle tõmbetugevusest. Tööstusliku puhta titaani survevoolutugevus ja tõmbevoolavuspiir on ligikaudu võrdsed, samas kui Ti-6AI-4V ja Ti-5AI-2.5Sn survetugevus on veidi suurem kui tõmbetugevus.

3. Nihketugevus on tavaliselt 60 protsenti kuni 70 protsenti tõmbetugevusest. Titaani ja titaanisulami lehtede survejõu voolavuspiir on ligikaudu 1,2–2,0 korda suurem kui tõmbetugevus.

4. Normaalses atmosfääriõhus on töödeldud ja lõõmutatud titaani ja titaanisulamite vastupidavuspiir 0,5 kuni 0,65 tõmbetugevus. Kui lõõmutatud Ti-6AI-4V vastupidavuspiir on sälguga olekus (Kt=3.9) 10 miljonit väsimuskatset, on tõmbetugevus 0,2 korda suurem. tugevus.

5. Tööstuslikult puhta titaani kõrgeima puhtusastmega titaani kõvadus on tavaliselt alla 120 HB (Brinnelli kõvadus) ja muu tööstuslikult puhta titaani kõvadus on 200–295 HB. Puhta titaani valandite kõvadus on 200–220 HB. Titaanisulami kõvadusväärtus lõõmutatud olekus on 32–38 HRC (Rockwell), mis on võrdne 298–349 HB-ga. Valatud Ti-5Al-2.5Sn ja Ti-6AI-4V kõvadus on 320 HB ning väikese vahega lisandi Ti{{18} }Al-4V valandid on 310 HB.

6. Tööstusliku puhta titaani tõmbeelastsusmoodul on 105 ~ 109 GPa. Enamiku titaanisulamite tõmbeelastsusmoodul lõõmutatud olekus on 110–120 GPa. Vananevalt karastatud titaanisulamitel on veidi kõrgem tõmbeelastsusmoodul kui lõõmutatud olekus ja surveelastsusmoodul on tõmbeelastsusmooduliga võrdne või sellest suurem. Titaanisulami spetsiifiline elastsusmoodul on võrdne alumiiniumisulami omaga, teisel kohal berülliumi, molübdeeni ja mõne kõrge temperatuuriga sulami järel.

7. Tööstusliku puhta titaani väände- või nihkemoodul on 46 GPa ja titaanisulami nihkemoodul on 43 ~ 51 GPa. Titaanisulamite tugevuse parandamiseks avaldab tühimiku suurendamine kahjulikku mõju sulami löögikindlusele ja purunemiskindlusele. Sõltuvalt titaanisulami tüübist ja olekust on denatureeritud tööstusliku puhta titaani Charpy sälku löögitugevuse väärtus 15–54 J/㎡ ja valuolekus umbes 4–10 J/㎡. Titaanisulami löögitugevus lõõmutatud olekus on 13–25,8 J/㎡ ja vananenud olekus on see pisut madalam. Charpy V-kujuline Ti-5AI-2.5Sn löögitugevus valatud olekus on 10J/㎡ ja Ti-6AI-4V löögitugevus on 20~ 23J/㎡. Mida madalam on titaanisulamite hapnikusisaldus, seda suurem on see väärtus.

8. Paljudel titaanisulamitel on suur purunemiskindlus ehk teisisõnu on titaanisulamitel hea vastupidavus pragude levimisele. Lõõmutatud Ti-6AI-4V on suurepärase vastupidavusega materjal. Kui sälku kontsentratsiooni koefitsient Kt=25,4 mm, on sälkudega tõmbetugevuse ja mittesälgustatud tõmbetugevuse suhe suurem kui 1.

9. Titaanisulamid võivad säilitada teatud omadusi kõrgel temperatuuril. Üldiselt võivad tööstuslikud titaanisulamid säilitada oma omadused temperatuuril 540 kraadi, kuid neid saab kasutada vaid lühikest aega. Piisav temperatuurivahemik pikaks ajaks on 450–480 kraadi. Titaanisulamid on välja töötatud kasutamiseks temperatuuril 600 kraadi. Raketimaterjalina saab titaanisulamit kasutada temperatuuril 540 kraadi pikka aega ja temperatuuril 760 kraadi lühikest aega.

10. Titaan ja titaanisulamid suudavad säilitada oma algsed mehaanilised omadused madalatel ja ülimadalatel temperatuuridel. Temperatuuri langedes suureneb titaani ja titaanisulamite tugevus jätkuvalt, samal ajal kui elastsus muutub järk-järgult halvemaks. Paljudel lõõmutatud titaanisulamitel on -195,5 kraadi juures ka piisav elastsus ja purunemiskindlus. Ti-5AI-2.5Sn, mis sisaldab äärmiselt vähe vaheelemente, on kasutatav -252,7 kraadi juures. Selle sälguga tõmbetugevuse suhe mittesälkuga tõmbetugevusesse on -25,7 kraadi juures 0,95–1,15.

Vedel hapnik, vedel vesinik ja vedel fluor on rakettmürskudes ja kosmoseseadmetes olulised raketikütused. Krüogeensete gaasikonteinerite ja krüogeensete konstruktsiooniosade valmistamiseks kasutatavate materjalide madala temperatuuriga omadused on väga olulised. Kui mikrostruktuur on ühtlane ja interstitsiaalsete elementide (hapnik, heelium, vesinik jne) sisaldus on väga madal, on titaanisulamite elastsus endiselt üle 5 protsendi. Enamiku titaanisulamite elastsus on -252,7 kraadi juures halb, samas kui Ti-6AI-4V pikenemine ulatub 12 protsendini.

Ülaltoodud sisu on reprodutseeritud Titanium House'ist