Mechanické vlastnosti titanu

1. Pevnost v tahu čistého titanu je 265~353MPa a pevnost obecných titanových slitin je 686~1176MPa, v současnosti až 1764MPa. Slitiny titanu jsou stejně pevné jako mnoho ocelí, ale specifická pevnost oceli je mnohem nižší než u slitin titanu.

2. Pevnost v tlaku titanu a titanových slitin není menší než jeho pevnost v tahu. Mez kluzu v tlaku a mez kluzu v tahu průmyslového čistého titanu jsou přibližně stejné, zatímco pevnost v tlaku Ti-6AI-4V a Ti-5AI-2.5Sn je mírně vyšší než pevnost v tahu.

3. Pevnost ve smyku je obecně 60 procent až 70 procent pevnosti v tahu. Mez kluzu v tlaku titanu a plechů ze slitin titanu je přibližně 1,2 až 2,0 násobek pevnosti v tahu.

4. Za normální atmosférické atmosféry je limit trvanlivosti zpracovaného a žíhaného titanu a titanových slitin 0,5 až 0,65 pevnost v tahu. Při podrobení 10 milionu únavových testů ve vrubovém stavu (Kt=3.9) je limit odolnosti žíhaného Ti-6AI-4V 0,2násobek pevnosti v tahu síla.

5. Tvrdost nejvyššího stupně čistoty průmyslově čistého titanu je obvykle nižší než 120 HB (tvrdost podle Brinnell) a tvrdost jiného průmyslově čistého titanu je 200 až 295 HB. Tvrdost odlitků z čistého titanu je 200~220HB. Hodnota tvrdosti titanové slitiny v žíhaném stavu je 32~38HRC (Rockwell), což odpovídá 298~349HB. Tvrdost odlitého Ti-5Al-2.5Sn a Ti-6AI-4V je 320 HB a tvrdost nečistoty Ti s nízkou mezerou{{18} }Al-4V odlitky jsou 310 HB.

6. Modul pružnosti v tahu průmyslového čistého titanu je 105~109GPa. Modul pružnosti v tahu většiny titanových slitin v žíhaném stavu je 110~120 GPa. Slitiny titanu tvrzené stárnutím mají mírně vyšší modul pružnosti v tahu než v žíhaném stavu a modul pružnosti v tlaku je stejný nebo větší než modul pružnosti v tahu. Specifický modul pružnosti titanové slitiny je stejný jako u slitiny hliníku, na druhém místě po beryliu, molybdenu a některých vysokoteplotních slitinách.

7. Torzní nebo smykový modul průmyslového čistého titanu je 46 GPa a smykový modul titanové slitiny je 43 ~ 51 GPa. Aby se zlepšila pevnost titanových slitin, zvýšení obsahu mezery bude mít škodlivé účinky na rázovou houževnatost a lomovou houževnatost slitiny. V závislosti na typu a stavu titanové slitiny je hodnota Charpyho vrubové houževnatosti denaturovaného průmyslového čistého titanu 15~54J/㎡ a ve stavu odlévání je to asi 4~10J/㎡. Rázová houževnatost titanové slitiny v žíhaném stavu je 13~25,8 J/㎡ a ve stavu stárnutí je o něco nižší. Vrubová rázová houževnatost Ti-5AI-2.5Sn podle Charpyho v odlitém stavu je 10 J/㎡ a rázová houževnatost Ti-6AI-4V je 20~ 23 J/㎡. Čím nižší je obsah kyslíku ve slitinách titanu, tím vyšší je tato hodnota.

8. Mnoho slitin titanu má vysokou lomovou houževnatost, nebo jinými slovy, slitiny titanu mají dobrou odolnost proti šíření trhlin. Žíhaný Ti-6AI-4V je materiál s vynikající houževnatostí. Když je koeficient koncentrace vrubu Kt=25.4mm, poměr pevnosti v tahu vrubu k pevnosti v tahu bez vrubu je větší než 1.

9. Slitiny titanu si mohou zachovat určité vlastnosti při vysokých teplotách. Obecně platí, že průmyslové slitiny titanu si mohou zachovat své vlastnosti při teplotě 540 stupňů, ale mohou být použity pouze krátkodobě. Dostatečný teplotní rozsah po dlouhou dobu je 450 ~ 480 stupňů. Titanové slitiny byly vyvinuty pro použití při teplotách 600 stupňů. Jako raketový materiál lze titanovou slitinu používat při teplotě 540 stupňů po dlouhou dobu a při teplotě 760 stupňů po krátkou dobu.

10. Titan a slitiny titanu si stále mohou zachovat své původní mechanické vlastnosti při nízkých a ultranízkých teplotách. S klesající teplotou se pevnost titanu a titanových slitin stále zvyšuje, zatímco tažnost se postupně zhoršuje. Mnoho žíhaných titanových slitin má také dostatečnou tažnost a lomovou houževnatost při -195,5 stupně . Ti-5AI-2.5Sn, který obsahuje extrémně málo intersticiálních prvků, lze použít při -252,7 stupni . Poměr jeho vrubové pevnosti v tahu k bezvrubové pevnosti v tahu je 0,95~1,15 při -25,7 stupně.

Kapalný kyslík, kapalný vodík a kapalný fluor jsou důležitými pohonnými látkami v raketách a vesmírných zařízeních. Velmi důležité jsou nízkoteplotní vlastnosti materiálů používaných k výrobě nádob na kryogenní plyn a kryogenních konstrukčních dílů. Když je mikrostruktura rovnoosá a obsah intersticiálních prvků (kyslík, helium, vodík atd.) je velmi nízký, je tažnost titanových slitin stále nad 5 procenty. Většina slitin titanu má špatnou tažnost při -252,7 stupni, zatímco prodloužení Ti-6AI-4V dosahuje 12 procent.

Výše uvedený obsah je reprodukován z Titanium House