Eigenschaften von Titan und Titanlegierungen
Titan und Titanlegierungen nehmen unter den metallischen Werkstoffen eine sehr wichtige Stellung ein, was eng mit ihren hervorragenden Eigenschaften zusammenhängt. Zu den herausragenden Eigenschaften von Titanlegierungen gehören:
(1) Hohe Festigkeit
Die Dichte von Titanlegierungen liegt im Allgemeinen bei etwa 4,51 g/cm³, also nur etwa 60 % der von Stahl. Einige hochfeste Titanlegierungen übertreffen die Festigkeit vieler legierter Baustähle. Daher ist die spezifische Festigkeit (Festigkeit/Dichte) von Titanlegierungen viel höher als die anderer metallischer Strukturmaterialien und ermöglicht die Herstellung von Komponenten mit hoher Festigkeit, Steifigkeit und geringem Gewicht, wie z. B. Flugzeugtriebwerksteilen, Flugzeugzellen, Häuten, Befestigungselementen und Fahrwerken.
(2) Hohe thermische Festigkeit
Die Betriebstemperatur von Titanlegierungen ist mehrere hundert Grad Celsius höher als die von Aluminiumlegierungen und erreicht bis zu 500 Grad, während Aluminiumlegierungen unter 200 Grad bleiben. Titanlegierungen können die erforderliche Festigkeit bei moderaten Temperaturen beibehalten und können bei 450–500 Grad langfristig funktionieren. Sie behalten im Bereich von 150–500 Grad eine hohe spezifische Festigkeit bei, während Aluminiumlegierungen bei 150 Grad einen deutlichen Abfall der spezifischen Festigkeit aufweisen.
(3) Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
Titanlegierungen weisen im Vergleich zu Edelstahl eine weitaus bessere Korrosionsbeständigkeit auf, wenn sie in feuchten Atmosphären und Meerwasser verwendet werden. Sie weisen eine hohe Beständigkeit gegen Lochfraß, Säurekorrosion und Spannungskorrosion auf. Sie weisen außerdem eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkalien, Chloriden, chlorierten organischen Substanzen, Salpetersäure und Schwefelsäure auf.
(4) Gute Leistung bei niedrigen-Temperaturen
Titanlegierungen behalten ihre mechanischen Eigenschaften bei niedrigen und extrem niedrigen Temperaturen. Aufgrund der guten Leistung bei niedrigen Temperaturen und des sehr geringen Gehalts an interstitiellen Elementen können Titanlegierungen bei niedrigen Temperaturen einen gewissen Grad an Plastizität beibehalten. Daher sind Titanlegierungen auch wichtige Materialien für strukturelle Anwendungen bei niedrigen Temperaturen.
Chemische Zusammensetzung
|
Fe |
C |
N |
H |
O |
Ti |
|
0.034 |
0.018 |
0.011 |
0.002 |
0.127 |
99.808 |
Mechanische Eigenschaften
| Technische Standards | Marke | Vielfalt | Status |
δ或d/mm |
Rm/MPa |
Rp0,2/MPa |
A/% |
Z/% |
|
ASTM B265-2013 |
Gr.1 |
Blattmaterial | Glühen |
4.75 |
Größer oder gleich 240 |
138-310 |
Größer oder gleich 24 |
- |
|
Gr.2 |
4.75 |
Größer oder gleich 345 |
275-450 |
Größer oder gleich 20 |
- |
|||
|
Gr.3 |
4.75 |
Größer oder gleich 450 |
380-550 |
Größer oder gleich 18 |
- |
|||
|
Gr.4 |
4.75 |
Größer oder gleich 550 |
483-655 |
Größer oder gleich 15 |
- |
Anwendungsbeispiele
Kondensatoren von Küstenkraftwerken sind wichtige Großgeräte mit Meerwasser als Kühlmedium. Traditionell werden Kraftwerkskondensatoren aus Stahl und Kupferlegierungen hergestellt, diese Materialien weisen jedoch eine geringe Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion und eine kurze Lebensdauer auf. Durch Korrosion kommt es häufig zu Undichtigkeiten am Kondensator, die zur Abschaltung von Kraftwerken führen und zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führen. Unter dem Einfluss von Meerwasser, insbesondere verschmutztem Meerwasser, neigen herkömmliche Kondensatoren aus Kupferlegierungen zu Lochfraß, Perforation, Spannungskorrosion und Ermüdungskorrosion, was zu Gerätelecks und Kraftwerksabschaltungen führt. Die Vorteile des Einsatzes von Titankondensatoren in Küstenkraftwerken sind:
1. Sie können Meerwasser vor Ort nutzen-, sodass kein Süßwasser als Kühlmedium erforderlich ist.
2. Sie machen Entsalzungs- und kathodische Schutzsysteme überflüssig;
3. Sie verlängern die Lebensdauer des Kondensators. Die Lebensdauer von Titankondensatoren ist vier- bis sechsmal länger als die von Kondensatoren aus Kupferlegierungen, was zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt.
4. Sie erhöhen den Sicherheitsfaktor des Kraftwerks und reduzieren Ausfallzeiten für Wartungsarbeiten.
Sie verringern die Wandstärke der Kondensatorrohre, verbessern die Prozessparameter und verbessern die Wärmeaustauscheffizienz des Kondensators.
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