Titan hat eine tiefe Affinität zur Luftfahrt. Im Jahr 1953 markierte die Verwendung von Titanmaterialien in den Triebwerksgondeln und Firewalls des DC-T-Flugzeugtriebwerks durch die Douglas Aircraft Company den Beginn der Luftfahrtanwendungen von Titan. Seitdem wird Titan seit über einem halben Jahrhundert in der Luftfahrt eingesetzt. Die weit verbreitete Verwendung von Titan in der Luftfahrt wird auf seine wertvollen Eigenschaften zurückgeführt, die sich gut für Flugzeuganwendungen eignen. Heute wird sich TOPTITECH mit den Gründen befassen, warum Flugzeugmaterialien Titanlegierungen enthalten müssen.
Einführung in Titan
Erst 1948 begann DuPont in den USA mit der Massenproduktion von Titanschwamm mithilfe der Magnesiumreduktionsmethode. Dies markierte den Beginn der industriellen Titanproduktion. Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit, hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und hohen Hitzebeständigkeit in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt.
Eigenschaften von Titan
Hohe Festigkeit: Titan übertrifft Aluminiumlegierungen um das 1,3-fache, Magnesiumlegierungen um das 1,6-fache und Edelstahl um das 3,5-fache und ist damit der Champion unter den metallischen Werkstoffen.
Hohe thermische Festigkeit: Titan kann bei mehreren hundert Grad höheren Temperaturen als Aluminiumlegierungen betrieben werden, was einen längeren Einsatz bei Temperaturen zwischen 450 und 500 Grad ermöglicht.
Überragende Korrosionsbeständigkeit: Titan ist beständig gegen Säuren, Laugen und atmosphärische Korrosion. Es verfügt über eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion.
Hervorragende Leistung bei niedrigen Temperaturen: Titanlegierungen mit minimalen interstitiellen Elementen, wie z. B. TA7, behalten auch bei -253 Grad ein gewisses Maß an Plastizität.
Chemische Reaktivität: Titan zeigt bei hohen Temperaturen eine erhöhte chemische Aktivität und geht leicht chemische Reaktionen mit Verunreinigungen wie Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft ein, was zur Bildung einer Härtungsschicht führt.
Geringe Wärmeleitfähigkeit und geringer Elastizitätsmodul: Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt etwa ein Viertel der von Nickel und ein Fünftel der von Eisen, während verschiedene Titanlegierungen im Vergleich zu reinem Titan eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit um etwa 50 Prozent aufweisen. Der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen ist etwa halb so hoch wie der von Stahl.
Flugzeuganwendungen von Titanlegierungen
Titanlegierungen finden hauptsächlich Anwendung bei der Herstellung von Flugzeug- und Triebwerkskomponenten, einschließlich geschmiedeter Titan-Lüfterschaufeln, Kompressorscheiben, Triebwerksgehäusen, Abgassystemen und Strukturgerüsten wie Flügelträgern. Luft- und Raumfahrtanwendungen verlassen sich bei der Herstellung von Druckbehältern, Treibstofftanks, Befestigungselementen, Instrumentengurten, Rahmenwerken und Raketengehäusen auf die hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Tieftemperaturleistung von Titanlegierungen. Titanlegierungsbleche wurden in künstlichen Satelliten, Mondmodulen, bemannten Raumfahrzeugen und Raumfähren eingesetzt und erleichterten den Bau geschweißter Baugruppen.
