Χρήσεις κραμάτων τιτανίου

Το κράμα τιτανίου έχει υψηλή αντοχή και χαμηλή πυκνότητα, καλές μηχανικές ιδιότητες, σκληρότητα και αντοχή στη διάβρωση είναι πολύ καλή. Επιπλέον, τα κράματα τιτανίου έχουν κακή απόδοση διεργασίας, δυσκολίες κοπής και επεξεργασίας, στη θερμική επεξεργασία, απορροφώνται πολύ εύκολα ακαθαρσίες όπως υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και άνθρακας. Υπάρχει επίσης κακή αντοχή στην τριβή, η διαδικασία παραγωγής είναι πολύπλοκη. Η βιομηχανική παραγωγή του τιτανίου ξεκίνησε το 1948. Η ανάγκη για ανάπτυξη της αεροπορικής βιομηχανίας, έτσι ώστε η βιομηχανία τιτανίου σε μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης περίπου 8% ανάπτυξη. Επί του παρόντος, η παγκόσμια ετήσια παραγωγή υλικών επεξεργασίας κράματος τιτανίου έχει φτάσει τους περισσότερους από 40,000 τόνους, ποιότητας σχεδόν 30 ειδών κράματος τιτανίου. Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα τιτανίου είναι το Ti-6Al-4V (TC4), το Ti-5Al-2.5Sn (TA7) και το βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο (TA1, TA2 και ΤΑ3).
Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών κινητήρων αεροσκαφών, ακολουθούμενα από δομικά μέρη για πυραύλους, πυραύλους και αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας. Στα μέσα-1960, το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν χρησιμοποιηθεί σε γενικές βιομηχανικές εφαρμογές για την κατασκευή ηλεκτροδίων για τη βιομηχανία ηλεκτρόλυσης, συμπυκνωτές για σταθμούς παραγωγής ενέργειας, θερμάστρες για διυλιστήρια πετρελαίου και αφαλάτωση θαλασσινού νερού καθώς και συσκευές ελέγχου της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν γίνει ένα ανθεκτικό στη διάβρωση δομικό υλικό. Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή υλικών αποθήκευσης υδρογόνου και τη διαμόρφωση κραμάτων μνήμης.
Η Κίνα ξεκίνησε την έρευνα για το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου το 1956. Η βιομηχανική παραγωγή τιτανίου ξεκίνησε στα μέσα-1960και αναπτύχθηκε το κράμα TB2.

Το κράμα τιτανίου είναι ένα νέο σημαντικό δομικό υλικό που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία, το ειδικό βάρος, η αντοχή και η χρήση θερμοκρασίας μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα, αλλά υψηλότερη από την αντοχή και έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση του θαλασσινού νερού και την απόδοση εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας. 1950 ΗΠΑ για πρώτη φορά στο μαχητικό-βομβαρδιστικό F-84 που χρησιμοποιήθηκε ως θερμική ασπίδα πίσω ατράκτου, παρμπρίζ, ουραίο κάλυμμα και άλλα μη φέροντα εξαρτήματα. Δεκαετία του '60 η αρχή των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου από την πίσω άτρακτο για να μετακινηθεί στη μεσαία άτρακτο, μέρος της ουράς κουκούλας. Η χρήση κράματος τιτανίου μετακινήθηκε στη μεσαία άτρακτο, αντικαθιστώντας εν μέρει τον δομικό χάλυβα για την κατασκευή σημαντικών φέροντα εξαρτήματα όπως πλαίσια διαχωρισμού, δοκούς, ολισθητήρες πτερυγίων και ούτω καθεξής. Η χρήση κράματος τιτανίου στα στρατιωτικά αεροσκάφη αυξήθηκε ραγδαία, φτάνοντας το 20% έως 25% του βάρους της δομής του αεροσκάφους. Τη δεκαετία του '70, τα πολιτικά αεροσκάφη άρχισαν να χρησιμοποιούν κράμα τιτανίου σε μεγάλες ποσότητες, όπως το αεροσκάφος Boeing 747 με τιτάνιο ανήλθε σε περισσότερα από 3.640 κιλά. Αριθμός Mach μικρότερος από 2,5 αεροσκάφη με τιτάνιο είναι κυρίως για την αντικατάσταση του χάλυβα για τη μείωση του δομικού βάρους. Ένα άλλο παράδειγμα, το αμερικανικό αεροσκάφος αναγνώρισης υψηλής ταχύτητας SR{16}} (πτήση 3 Mach, ύψος πτήσης 26.212 μέτρα), το τιτάνιο αντιπροσώπευε το 93% του βάρους της δομής του αεροσκάφους, γνωστό ως " όλα τα αεροσκάφη τιτανίου. Όταν η αναλογία ώθησης προς βάρος του κινητήρα του αεροσκάφους από 4 ~ 6 έως 8 ~ 10, η θερμοκρασία εξόδου του αερίου υπό πίεση είναι αντίστοιχα από 200 ~ 300 βαθμούς C έως 500 ~ 600 βαθμούς C, η αρχική κατασκευή δίσκων αερίου χαμηλής πίεσης από αλουμίνιο και οι λεπίδες πρέπει να αλλάξουν σε κράματα τιτανίου ή σε κράματα τιτανίου αντί για την κατασκευή δίσκων και λεπίδων αερίου υπό πίεση υψηλής πίεσης από ανοξείδωτο χάλυβα, προκειμένου να μειωθεί το βάρος της δομής. Δεκαετία του '70, τα κράματα τιτανίου στη δόση του αεροκινητήρα αντιπροσώπευαν γενικά το 20% έως 30% του συνολικού βάρους της δομής, που χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή εξαρτημάτων υπό πίεση, όπως σφυρηλατημένοι ανεμιστήρες τιτανίου, δίσκοι και λεπίδες υπό πίεση, γεμιστήρες από χυτό τιτάνιο υπό πίεση , ενδιάμεσοι γεμιστήρες, περιβλήματα ρουλεμάν και ούτω καθεξής. Τα διαστημικά σκάφη χρησιμοποιούν κυρίως κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής, αντοχής στη διάβρωση και αντοχής σε χαμηλή θερμοκρασία για την κατασκευή μιας ποικιλίας δοχείων πίεσης, δεξαμενών αποθήκευσης καυσίμων, συνδετήρων, ιμάντων οργάνων, πλαισίων και κελύφους πυραύλων. Οι δορυφόροι της τεχνητής Γης, η μονάδα προσγείωσης σε φεγγάρι, τα επανδρωμένα διαστημόπλοια και τα διαστημικά λεωφορεία χρησιμοποιούν επίσης συγκολλήσεις πλακών από κράμα τιτανίου.