Zwei hervorragende Eigenschaften von Titan und Titanlegierungen

Titan und Titanlegierungen haben zwei hervorragende Eigenschaften: hohe spezifische Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, weshalb Titanlegierungen bevorzugt in der Luft- und Raumfahrtindustrie, der chemischen Industrie, der Medizintechnik und der Freizeitindustrie eingesetzt werden.

Spezifische Festigkeit und Hochtemperaturleistung:

Die Dichte von Metallen ist sehr unterschiedlich. Lithium hat mit 0,5 g/cm-3 die niedrigste Dichte, während Osmium und Iridium mit 22,5 g/cm-3 die höchste Dichte haben. Die Dichte von 5g/cm-3 ist der Trennpunkt zwischen Leichtmetallen und Schwermetallen, daher ist Titan mit einer Dichte von 4,51g/cm-3 das schwerste Leichtmetall. Titan ist zwar doppelt so dicht wie Aluminium (ein typisches Leichtmetall), aber nur etwa halb so dicht wie Eisen oder Nickel (Abb. 1.1).

Erst unterhalb von 300 Grad ist die spezifische Festigkeit von kohlefaserverstärkten Kunststoffen höher als die von Titanlegierungen (Bild 1.2). Bei höheren Temperaturen ist die spezifische Festigkeit von Titanlegierungen besonders gut. Die maximale Gebrauchstemperatur von Titan ist jedoch durch seine oxidierenden Eigenschaften begrenzt. Da Titan-Aluminium-Verbindungen diesen Mangel teilweise beheben können, sind sie in den Fokus der Legierungsentwicklung gerückt. Herkömmliche Hochtemperatur-Titanlegierungen können nur bei Temperaturen etwas höher als 500 Grad verwendet werden, während Legierungen auf Titan-Aluminium-Basis direkt mit gut entwickelten Hochtemperaturstählen und Superlegierungen auf Nickelbasis vergleichbar sind (Abbildung 1.2).

Korrosionsbeständigkeit:

Titan und Titanlegierungen haben eine gute Korrosionsbeständigkeit. Zusätzlich zu einigen Beispielen, die in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst sind, ist es sehr wichtig, die Unversehrtheit des Titanoxidfilms auf der Titanoberfläche aufrechtzuerhalten und ihn nicht zu beschädigen, um seine gute Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen; Ist die Oxidschicht einmal beschädigt, besteht zumindest die Chance auf eine Reparatur. Daher weisen Titan und Titanlegierungen eine Langzeitkorrosionsbeständigkeit in oxidierenden Atmosphären auf, und das Vorhandensein einer geringen Menge an Sauerstoff und Wasser reicht aus, um einen schützenden Oxidfilm zu bilden.

Die Korrosionsbeständigkeit von Titan kann durch Zugabe von inerten Metallen (häufig Palladium und Ruthenium), Nickel und Molybdän oder durch Verwendung von Korrosionsinhibitoren in der Maschine verbessert werden. Umfangreiche Korrosionsdatenbanken geben Auskunft über die Korrosion bestimmter Legierungen in unterschiedlichen Medien.

Titan muss in Küsten-/Offshore-Anwendungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Aus mechanischen, technologischen und korrosionsbedingten Gründen verfügen Offshore-Plattformen der neuen Generation über Tausende von Metern Übertragungs- und Versorgungsleitungen aus Titanlegierungen.