De hoogste opbrengststerkte van titanium hangt af van zijnlegeringsgraad(composities) enWarmtebehandelingstoestand, zoals puur titanium (commercieel zuiver, CP Ti) veel lagere opbrengststerkte heeft dan titanium met legering.
Commercieel pure titanium (bijv. Grade 1 tot graad 4) heeft een relatief lage opbrengststerkte, variërend van ~ 170 MPa (graad 1, gegloeid) tot ~ 485 MPa (graad 4, gegloeid). Daarentegen,titaniumlegeringen-vooral die versterkt met elementen zoals aluminium (AL), vanadium (V), molybdeen (MO) of niobium (NB) -achieve veel hogere opbrengststerkten.
De hoogste opbrengststerktes worden meestal aangetroffen inHigh-Strong Beta () titaniumlegeringenofbijna-beta-legeringen, vaak na gespecialiseerde warmtebehandelingen (bijv. Solutiebehandeling en veroudering, STA). Bijvoorbeeld:
TI-15V-3CR-3SN-3AL (Grade 19): Een bèta-legering met een vloeistofsterkte van ~ 1.100–1.300 MPa wanneer warmte-behandeld (STA).
TI-10V-2FE-3Al (graad 23): Een bijna-beta-legering die opbrengststerkten van ~ 1.000–1.200 MPa in de STA-toestand bereikt.
Geavanceerde bèta-legeringen voor ruimtevaartkwaliteit (bijv. Ti-5Al-5Mo-5V-3CR) kunnen zelfs hoger zijn dan 1.300 MPa in geoptimaliseerde warmtebehandelde toestanden.
Opvallend is dat de opbrengststerkte niet is vastgesteld voor een enkele cijfer; Het varieert met de verwerking (bijv. Koud werken verhoogt de sterkte in CP TI, terwijl warmtebehandeling de sterkte in legeringen aflegt).
Titanium "hardheid" wordt voornamelijk gemeten door deRockwell Hardheid (HRC, HRB)ofVickers Hardheid (HV)schaal, en het correleert nauw met die van het materiaalsterkte, legeringssamenstelling en warmtebehandeling(Harder cijfers zijn bijna altijd legeringen van hogere sterkte).
Pure titanium (CP Ti, graden 1–4) is relatief zacht:
Grade 1 (gegloeid): ~ HRB 70–80 (HV ~ 100–120)
Grade 4 (gegloeid): ~ HRB 90–95 (HV ~ 150–170)
DeDe moeilijkste titanium cijfers zijn bèta met hoge sterkte of bijna-beta-legeringen, vooral na warmtebehandelingen die neerslagharding bevorderen (bijv. Oplossingsbehandeling + veroudering, STA). Belangrijkste voorbeelden zijn:
Grade 19 (Ti-15V-3CR-3SN-3Al): In de STA -toestand bereikt het ~ HRC 38–42 (HV ~ 380–430), waardoor het een van de moeilijkste commercieel beschikbare titanium cijfers is.
Grade 23 (TI-10V-2FE-3AL): STA-behandelde graad 23 heeft een hardheid van ~ HRC 36–40 (HV ~ 360–400), iets lager dan graad 19 maar nog steeds een van de moeilijkste.
Grade 9 (TI-3Al-2.5V): Terwijl een alfa-beta (-) legering (niet bèta), koudwerk of verouderde graad 9 ~ HRC 30–35 (HV ~ 300–350) kan bereiken, moeilijker dan de meeste CP Ti maar zachter dan bèta-legeringen.
Hardheid hangt ook af vanmicrostructuur: Legeringen met fijne, neergeslagen fasen (van veroudering) zijn moeilijker dan gegloeide (verzacht) versies van dezelfde klasse.
De kosten van titanium cijfers zijn afhankelijk van drie belangrijke factoren:Legeringscompositie (zeldzame elementinhoud), het verwerken van complexiteit(bijv. warmtebehandeling, precisie smelten), enToepassingsspecifieke vereisten(bijv. Aerospace, medische certificering). De duurste cijfers zijn bijna altijdGespecialiseerde legeringen-Not Pure Titanium-Due aan hun hoog zeldzame metaalgehalte en rigoureuze productienormen.
De hoogste dure titanium cijfers omvatten:
Deze legeringen zijn ontworpen voor implanteerbare apparaten (bijv. Heupstelen, spinale fusiehardware) en vereisen ultrahoge zuiverheid (om uitloging van giftig element te voorkomen) en strakke mechanische eigenschapscontroles.
Kosten bestuurder: Ze bevatten zeldzame, kostbare elementen zoals vanadium (V), niobium (NB) of tantalum (TA), die veel duurder zijn dan aluminium (gebruikt in legeringen van lagere graad). Bovendien vereist de productie FDA/ISO-certificering, cleanroom-verwerking en 100% kwaliteitsinspectie-allemaal toevoegen aan kosten.
Relatieve kosten: 3-5x duurder dan CP Ti (graad 2) en 2-3x duurder dan gewone ruimtevaartlegeringen zoals graad 5.
Legeringen zoalsTI-5Al-5MO-5V-3CR (graad 25)ofTI-10V-2FE-3AL (klasse 23, wanneer Aerospace-gecertificeerd)worden gebruikt in kritieke vliegtuigcomponenten (bijv. Landingsgestel, motoronderdelen) die extreme sterkte-gewichtsverhoudingen en vermoeidheidsweerstand vereisen.
Kosten bestuurder: Deze legeringen vereisen vacuümboog remelt (var)-een langzaam, energie-intensief proces om onzuiverheden te elimineren en meerdere warmtebehandelingen om precieze microstructuren te bereiken. Aerospace -certificering (bijv. AMS -normen) verplicht ook strikte tests (bijv. Vermoeidheid, corrosie), verhogen van de productiekosten.
