Titanlegierungen besitzen mehrere Eigenschaften, darunter geringe Härte, hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Hitzebeständigkeit und leichte Eigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Titanlegierungen für Anwendungen, die eine hohe Härte erfordern, wie z. B. Kantenmaterialien, ungeeignet.
1. Hohe Festigkeit:
Titanlegierungen haben eine Dichte von etwa 4,5 g/cm3, was nur 60 % der Dichte von Stahl ausmacht. Trotz seiner geringen Dichte ist die Festigkeit von reinem Titan mit der von gewöhnlichem Stahl vergleichbar, und einige hochfeste Titanlegierungen übertreffen sogar die Festigkeit vieler legierter Baustähle. Dadurch weisen Titanlegierungen eine hohe spezifische Festigkeit (Festigkeit/Dichte) auf und eignen sich daher ideal für die Herstellung von Leichtbauteilen mit hoher Festigkeit, Steifigkeit und Festigkeit. Für Komponenten, Skelette, Häute, Befestigungselemente und Fahrwerke von Flugzeugtriebwerken werden häufig Titanlegierungen verwendet.
2. Hohe thermische Festigkeit:
Titanlegierungen können höheren Temperaturen standhalten als Aluminiumlegierungen. Sie können ihre erforderliche Festigkeit auch bei mittleren Temperaturen beibehalten und zeigen eine überlegene Festigkeit zwischen 150 und 500 Grad, während Aluminiumlegierungen bei 150 Grad einen deutlichen Festigkeitsabfall erfahren. Titanlegierungen können bei Temperaturen bis zu 500 Grad betrieben werden, während Aluminiumlegierungen auf Temperaturen unter 200 Grad beschränkt sind.
3. Gute Korrosionsbeständigkeit:
Titanlegierungen übertreffen Edelstahl in feuchten Atmosphären und Meerwasser. Sie weisen eine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß, Säurekorrosion und Spannungskorrosion auf. Titanlegierungen weisen unter anderem auch eine bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkalien, Chloriden, chlororganischen Substanzen, Salpetersäure und Schwefelsäure auf. Allerdings ist die Korrosionsbeständigkeit von Titan in reduzierenden Umgebungen und Chromsalzmedien schlecht.
4. Gute Leistung bei niedrigen Temperaturen:
Titanlegierungen behalten ihre mechanischen Eigenschaften bei niedrigen und extrem niedrigen Temperaturen. Bestimmte Titanlegierungen wie TA7 behalten auch bei einem Grad von -253 einen gewissen Grad an Plastizität. Daher sind Titanlegierungen unverzichtbare Materialien für Tieftemperaturanwendungen.
5. Chemische Aktivität:
Titan weist eine hohe chemische Aktivität auf und reagiert leicht mit atmosphärischen Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und Ammoniak. Höhere Kohlenstoffgehalte in Titanlegierungen können zur Bildung von hartem Titancarbid (TiC) führen. Titan reagiert auch mit Stickstoff und bildet bei erhöhten Temperaturen eine harte Oberflächenschicht aus Titannitrid (TiN). Bei Temperaturen über 600 Grad absorbiert Titan Sauerstoff und bildet eine gehärtete Schicht mit hoher Härte. Die Aufnahme von Gasen kann zu einer spröden Oberflächenschicht führen. Titan weist zudem eine erhebliche chemische Affinität auf, was zu Adhäsionserscheinungen an Reibflächen führt.
6. Geringe Wärmeleitfähigkeit und niedriger Elastizitätsmodul:
Die Wärmeleitfähigkeit von Titan ist im Vergleich zu Nickel, Eisen und Aluminium geringer. Produkte aus Titanlegierungen haben etwa ein Viertel der Wärmeleitfähigkeit von Nickel, ein Fünftel der Wärmeleitfähigkeit von Eisen und ein Viertel der Wärmeleitfähigkeit von Aluminium. Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Titanlegierungen ist etwa 50 % niedriger als die von reinem Titan. Der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen ist etwa halb so hoch wie der von Stahl, was zu einer geringeren Steifigkeit und einer erhöhten Verformungsanfälligkeit führt. Dadurch eignen sich Titanlegierungen weniger für schlanke Stangen, dünnwandige Teile und Schneidprozesse, da sie einen erheblichen Oberflächenrücksprung aufweisen, der zu Reibung, Adhäsion und Bindungsverschleiß auf den Werkzeugoberflächen führt.
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