Titanlegierungsmaterialien spielen bei der Herstellung von Verbindungselementen eine entscheidende Rolle, da sie eng mit den Herstellungsprozessen und Verwendungsanforderungen verknüpft sind.
Die Herstellungsprozesse von Verbindungselementen aus Titanlegierungen umfassen drei Hauptaspekte: plastische Verformung, Oberflächenveredelung und maschinelle Bearbeitung. Zu den plastischen Verformungstechniken gehören Prozesse wie Stauchen, Einschnüren und Gewinderollen. Bei der Oberflächenveredelung handelt es sich um die Verstärkung von Bereichen wie den tragenden Oberflächen der Bolzen und den Stabübergangsbereichen. Auch mechanische Bearbeitungstechniken wie Drehen, Fräsen und Schleifen kommen zum Einsatz.
Die Wahl der Titanlegierungsmaterialien für Verbindungselemente hängt von ihren spezifischen Anwendungen und den entsprechenden Leistungsanforderungen ab. Nieten erfordern beispielsweise eine hohe Plastizität, da bei der Montage ein oder beide Enden geformt werden müssen. Andererseits erfordern Schrauben typischerweise eine hohe Festigkeit, vergleichbar mit der von hochfestem legiertem Stahl (z. B. 30CrMnSiA), weshalb häufig hochfeste Titanlegierungen verwendet werden.
Titanlegierungsmaterialien für Verbindungselemente können grob in drei Typen eingeteilt werden: industrielles Reintitan, Legierungen vom Typ ( + )- und Legierungen vom Typ -. Industrielles Reintitan umfasst hauptsächlich TA1 und TA2. ( + )Legierungen vom Typ - umfassen unter anderem TC4, TC6, Ti-662. Legierungen vom Typ . - bestehen hauptsächlich aus metastabilen Titanlegierungen vom Typ -, bei denen das Molybdänäquivalent typischerweise etwa 10 % beträgt. Nahezu --Beta-Legierungen mit Molybdänäquivalenten unter 10 % zeigen unzureichende Verstärkungseffekte während der Wärmebehandlung, während stabile --Legierungen mit Molybdänäquivalenten über 10 % eine hohe --Phasenstabilität aufweisen, was ihre Zersetzung erschwert. Daher weisen metastabile Titanlegierungen vom --Typ die ausgeprägtesten Verstärkungseffekte auf. Darüber hinaus verfügen metastabile Titanlegierungen vom Typ - über eine hervorragende Kaltumformbarkeit, die ein Kaltstauchen ermöglicht, ohne dass spezielle Heizgeräte und Gasschutzmedien erforderlich sind. Dies führt zu einer hohen Produktionseffizienz, Materialausnutzung, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität für geformte Verbindungselemente. Im Gegensatz dazu können Befestigungselemente aus Titanlegierungen vom Typ ( + )- nur durch Heißstauchverfahren hergestellt werden, was spezielle Heizgeräte und Gasmedien erfordert, was zu einer geringeren Produktionseffizienz, Materialausnutzung und potenziellen Problemen mit Temperaturungleichmäßigkeiten führt.
Bei Nieten aus reinem Titan liegt die Zugfestigkeit typischerweise über 350 MPa, während die Scherfestigkeit zwischen 240 und 350 MPa liegt. Nieten aus Legierungen vom Typ ( + )- werden im geglühten Zustand verwendet, während Nieten aus Legierungen vom Typ - im lösungsbehandelten Zustand - verwendet werden. Beide Legierungstypen weisen ähnliche Zugfestigkeiten von 800–950 MPa und Scherfestigkeiten von über 600 MPa auf.
Titanlegierungsmaterialien für Schrauben, mit Ausnahme von TC4, bestehen vorwiegend aus metastabilen Legierungen vom Typ -, die in lösungsbehandelten und gealterten Bedingungen verwendet werden. Mit Ausnahme der Legierungen TB8, TB9 und Ti-555, die Zugfestigkeiten über 1.200 MPa erreichen können, weisen die meisten Titanlegierungen Zugfestigkeiten um 1.100 MPa und Scherfestigkeiten im Bereich von 650 bis 700 MPa auf.
