알파 티타늄 (α-Ti): 882°C 이하, 티타늄은 조밀한 육각형 결정 격자 구조를 나타냅니다..
베타 티타늄 (β-티): 882°C 이상, 티타늄은 체심 입방체 결정 격자 구조를 채택합니다..
알파 및 베타 티타늄 구조의 독특한 특성을 활용하여, 합금 원소를 첨가하여 상전이 온도와 상 조성을 점진적으로 변경합니다..
이 공정을 통해 다양한 미세 구조를 지닌 티타늄 합금이 생성됩니다., 다양한 용도에 적합한 다양한 특성 제공.
티타늄 합금: 합금 원소
티타늄 합금 원소는 상전이 온도에 미치는 영향에 따라 세 가지 범주로 분류될 수 있습니다.:
알파 안정화 요소 (α 안정제): 이러한 요소는 α 상을 안정화하고 상전이 온도를 증가시킵니다.. 예로는 알루미늄이 있습니다., 마그네슘, 산소, 그리고 질소. 알루미늄은 티타늄 합금의 주요 합금 원소입니다., 실온과 고온 모두에서 합금의 강도를 크게 향상시킵니다., 밀도 감소, 탄성률 증가.
베타 안정화 요소 (β-안정제): 이러한 요소는 β 상을 안정화하고 상전이 온도를 낮춥니다.. 그들은 동형과 공석형으로 더 분류될 수 있습니다. 동형 β-안정화제의 예에는 몰리브덴이 포함됩니다., 니오브, 바나듐, 공석 베타 안정제에는 크롬이 포함되어 있습니다., 망간, 구리, 그리고 실리콘.
중립 요소: 이러한 요소는 상전이 온도에 최소한의 영향을 미칩니다.. 예로는 지르코늄과 주석이 있습니다..
분류 티타늄 합금
알파 티타늄 합금 (α-Ti 합금):
이 합금은 단상 α상 고용체로 구성됩니다..
실온 및 더 높은 실제 적용 온도에서 안정성을 유지합니다..
순수티타늄에 비해 내마모성이 우수함.
500°C ~ 600°C의 온도에서 강도와 내크리프성을 유지합니다..
열처리 강화를 할 수 없음, 그 결과 적당한 실온 강도가 발생합니다..
베타 티타늄 합금 (β-Ti 합금):
이 합금은 단상 β상 고용체로 구성됩니다..
열처리를 하지 않았음에도 불구하고, 그들은 높은 강도를 보인다.
담금질 및 노화를 통해 더욱 강화할 수 있습니다..
실내 온도 강도는 다음과 같습니다. 1372 에게 1666 MPa.
열 안정성이 좋지 않음, 고온 응용 분야에는 부적합.
알파 + 베타 티타늄 합금 (ㅏ + β-Ti 합금):
포괄적인 성능이 우수하고 미세 구조가 안정적인 이중상 합금.
좋은 인성을 보유, 가소성, 및 고온 변형 저항.
열간 단조에 적합.
열처리로 합금이 강화됩니다., 대략적으로 강도 증가 50% 에게 100% 숙성된 상태에 비해.
고온강도 발휘, 400°C ~ 500°C의 온도에서 장기간 작동 가능.
열 안정성은 α-Ti 합금보다 열등합니다..
분류 및 용도:
티타늄 합금 중에서, α-Ti 합금 및 α + β-Ti 합금이 가장 일반적으로 사용됩니다., 가공에 가장 적합한 α-Ti 합금.
α-Ti 합금의 명칭은 TA입니다., β-Ti 합금의 경우 TB입니다., 그리고 α의 경우 + β-Ti 합금은 TC입니다..
티타늄 합금은 용도에 따라 분류될 수 있습니다.:
내열합금,
고강도 합금,
내식성 합금 (예를 들어, 티타늄-몰리브덴 및 티타늄-팔라듐 합금),
저온 합금,
특수 기능 합금 (예를 들어, 티타늄-철 수소 저장 재료 및 티타늄-니켈 메모리 합금).
티타늄 합금의 열처리
티타늄 합금에 대한 열처리의 영향:
열처리 공정을 조정함으로써, 티타늄 합금에서는 다양한 상 조성과 미세 구조를 얻을 수 있습니다..
미세한 등축 미세구조는 일반적으로 다음과 같은 이유로 선호됩니다.:
더 나은 연성,
열 안정성, 그리고
피로 강도.
바늘 모양의 미세 구조는 다음과 같은 장점을 제공합니다.:
더 높은 크리프 강도, 그리고
파괴인성 향상.
혼합된 등축 및 바늘형 미세구조는 다음과 같은 이점을 제공합니다.:
좋은 종합 성능.
속성 티타늄 합금
높은 비강도: 티타늄 합금의 밀도는 약 4.5 g/cm34.5g/cm3, 오직 60% 강철의 것. 그들의 구체적인 강점 (강도/밀도) 다른 금속 구조 재료보다 훨씬 뛰어납니다., 항공기 엔진의 경량 부품에 이상적입니다., 프레임워크, 스킨, 그리고 랜딩기어.
고온 강도: 티타늄 합금은 적당한 온도에서도 필요한 강도를 유지합니다., 450°C ~ 500°C 사이에서 장기간 작동.
우수한 내식성: 티타늄 합금은 습한 대기와 해수에서 탁월한 성능을 발휘합니다., 스테인리스강에 비해 내식성이 우수함. 그들은 구멍에 저항합니다, 산, 응력 부식이 매우 잘됨.
탁월한 저온 성능: 티타늄 합금은 저온 및 초저온에서도 기계적 특성을 유지합니다., 저온 구조에 매우 중요합니다..
높은 화학 반응성: 티타늄은 대기 가스와 상당한 반응성을 나타냅니다., 다양한 경질층을 형성하고 마찰면과의 접착현상을 나타냄.
낮은 열전도율 및 탄성률: 티타늄은 다른 금속에 비해 열전도율과 탄성률이 낮습니다., 강성이 낮고 변형되기 쉬움. 절단 중, 티타늄 합금은 상당한 스프링백을 나타냅니다., 공구 표면에 심각한 마찰과 마모가 발생함.
요약
티타늄 합금은 높은 강도 대 밀도 비율을 가지고 있습니다., 우수한 기계적 성질, 좋은 인성, 및 내식성. 하지만, 가공성이 좋지 않고 가열 공정 중 불순물 흡수에 대한 높은 민감성을 나타냅니다..
티타늄의 산업 생산은 2009년에 시작되었습니다. 1948, 항공우주 산업의 요구에 따라 추진됨, 그 결과 티타늄 산업이 크게 성장했습니다..
가장 널리 사용되는 티타늄 합금에는 Ti-6Al-4V가 포함됩니다. (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7), 산업용 순수 티타늄 (TA1, TA2, 그리고 TA3).
티타늄 합금은 주로 항공기 엔진 압축기 부품 제조에 사용됩니다., 로켓의 구조 부품, 미사일, 그리고 고속 항공기, 전극 등 다양한 산업 응용 분야, 콘덴서, 그리고 히터.