10 Eigenschaften von Titanmetall

Titan ist ein silber-weißes Übergangsmetall mit dem chemischen Symbol Ti und einer Ordnungszahl von 22. Es ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente auf der Erde, das vor allem in Mineralien wie Rutil und Ilmenit vorkommt.

Aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und Biokompatibilität spielt Titan in verschiedenen Bereichen eine entscheidende Rolle. Von der Luft- und Raumfahrt bis zu medizinischen Anwendungen, von der Schiffstechnik bis hin zu High-End-Konsumgütern erfüllt Titan mit seinen einzigartigen Eigenschaften vielfältige und anspruchsvolle Anforderungen. Als nächstes werden wir uns mit den 10 wichtigsten Eigenschaften von Titan befassen, um seine Bedeutung in der modernen Technologie und Industrie zu verstehen.

Hohe Festigkeit und geringe Dichte

Titan hat eine hohe Festigkeit, die vor allem auf seine Kristallstruktur (hexagonale, dicht gepackte Struktur) zurückzuführen ist. Diese Struktur verteilt effektiv Spannungen unter Kraft und verhindert so Materialverformungen. Gleichzeitig sind Titanatome relativ leicht, mit einer Dichte von etwa 57 % der von Stahl, was bedeutet, dass seine Masse pro Volumeneinheit kleiner ist.

Typische Anwendungen: Wird in Flugzeugrahmen, Flügelholmen, Motorkomponenten und Fahrradrahmen aus Titanlegierungen verwendet und bietet sowohl Gewichtsreduzierung als auch ausreichende Festigkeitsunterstützung.

Geringe Wärmeleitfähigkeit

Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, nur etwa 1/5 der von Stahl, 1/13 der von Aluminium und 1/25 der von Kupfer. Dies ist vor allem auf die hexagonale, dicht gepackte Kristallstruktur und die geringere Dichte der freien Elektronen zurückzuführen, die die Effizienz der Wärmeleitung einschränken.

Typische Anwendungen: In Luft- und Raumfahrtfahrzeugen wird Titan häufig in Bauteilen verwendet, die eine thermische Isolierung erfordern, wie z. B. Rumpf- und Triebwerksteile.

Korrosionsbeständigkeit

Titan hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, wobei sich auf seiner Oberfläche ein dichter Oxidfilm bildet, der das Titansubstrat effektiv vor Korrosion schützt. Titan ist in oxidativen, neutralen und leicht reduzierenden Umgebungen sehr stabil und kann Korrosion durch Luft, Meerwasser und die meisten sauren und alkalischen Lösungen widerstehen. Es ist jedoch empfindlich gegenüber stark korrosiven Substanzen wie Flusssäure, konzentrierter Salzsäure und konzentrierter Schwefelsäure. Titan hat auch selbstheilende Eigenschaften, da sich der Oxidfilm nach dem Verschleiß schnell regeneriert.

Titan oder Titanlegierung: Ti Grad 1, Ti Grad 2, Ti-0,2Pd, Grad 7 (Ti-0,2Pd), Ti-3Al-2,5V.

Typische Anwendungen: Behälter für chemische Reaktion, Schiffsausrüstung, Unterwassertransportpipelines.

Hohe Temperaturbeständigkeit

Titan kann eine hohe Festigkeit und Kriechbeständigkeit in Hochtemperaturumgebungen aufrechterhalten, vor allem aufgrund seines hohen Schmelzpunkts (1668 °C) und seiner hervorragenden strukturellen Stabilität bei hohen Temperaturen. Das Hochtemperaturverhalten von Titan hängt von den Legierungselementen in Titanlegierungen wie Aluminium und Molybdän ab, die dazu beitragen, die Stabilität der Kristallstruktur bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten und Verformungen durch thermische Belastung zu verhindern.

Typische Legierungen: Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-5Al-4Cr-4Mo-2Sn-2Zr.

Typische Anwendungen: Triebwerkskomponenten für die Luft- und Raumfahrt, Raketenbrennkammern, Hochtemperatur-Wärmetauscher und mehr.

Beständigkeit bei niedrigen Temperaturen

Einige Titanlegierungen erfahren bei niedrigen Temperaturen sogar eine Festigkeitszunahme, wobei die Plastizität nur geringfügig abnimmt, was vor allem auf ihre hexagonale, dicht gepackte Kristallstruktur zurückzuführen ist. Diese Struktur behält ihre Plastizität und Zähigkeit bei -255 °C bei, im Gegensatz zu vielen Metallen, die spröde werden. Diese Eigenschaft ermöglicht es Titan, auch in Umgebungen mit extremen niedrigen Temperaturen stabile mechanische Eigenschaften beizubehalten.

Typische Legierungen: Ti-5Al-2.5Sn ELI, Ti-6Al-4V ELI.

Typische Anwendungen: Tiefseedetektoren, kryogene Behälter für Flüssigwasserstoff- und Flüssigsauerstoff-Raketentriebwerke oder bemannte Raumfahrzeuge.

Biokompatibilität

Titan verfügt über eine ausgezeichnete Biokompatibilität, die es ermöglicht, mit menschlichem Gewebe kompatibel zu sein, ohne Abstoßungsreaktionen auszulösen. Der Titanoxidfilm auf seiner Oberfläche schafft eine ähnliche chemische Umgebung wie Kalzium, Phosphor und andere Bestandteile im menschlichen Gewebe, was der Grund für die Biokompatibilität von Titan ist.

Typische Legierungen: Ti-6Al-7Nb, Ti Grade 1, Ti Grade 2, Ti-6Al-4V ELI (Grade 23).

Typische Anwendungen: Künstliche Hüftgelenke, Kniegelenke, Schultergelenke, Rippengelenke, Schädelknochen, Herzklappen und Skelettfixationsclips.

Nicht magnetisch

Titan ist ein nichtmagnetisches Metall, was bedeutet, dass es nicht von Magnetfeldern beeinflusst wird. Das liegt an seiner elektronischen Struktur, der es an magnetischen Eigenschaften mangelt. Die äußere Elektronenkonfiguration von Titan erfüllt nicht die Bedingungen, die zur Erzeugung von Magnetismus erforderlich sind, was zu einer extrem schwachen oder nicht vorhandenen Reaktion auf externe Magnetfelder führt.

Typische Anwendungen: Titan wird häufig in Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet, um Interferenzen mit Magnetfeldern zu vermeiden, und in hochpräzisen Geräten, bei denen die magnetische Stabilität aufrechterhalten werden muss.

Starker Dämpfungswiderstand

Titan hat eine ausgezeichnete Dämpfungsbeständigkeit, vor allem aufgrund seiner sechseckigen, dicht gepackten Kristallstruktur, des niedrigen inneren Reibungsfaktors und der überlegenen Elastizität und Plastizität, die Schwingungsenergie effektiv absorbiert und dämpft.

Typische Anwendungen: Wird in Strukturkomponenten von Luft- und Raumfahrzeugen wie Flügeln, Triebwerksteilen und Düsen verwendet, um Vibrationen und Lärm zu reduzieren und die Flugstabilität zu verbessern.

Strahlungsbeständigkeit

Titanmetall hat eine ausgezeichnete Absorption von ionisierender Strahlung und schirmt effektiv gegen Strahlung ab. Seine Gitterstruktur und seine relativ hohe Dichte ermöglichen es ihm, erhebliche Strahlungsenergie zu absorbieren, wodurch die Auswirkungen auf die Umgebung reduziert werden.

Typische Anwendungen: Strahlenschutz in Kernreaktoren, Abschirmmaterialien in Atommülllagern und Schutzausrüstung in Umgebungen mit hoher Strahlung.

Die Zugfestigkeit liegt nahe an der Streckgrenze

Diese Eigenschaft von Titan, die sich in seinem hohen Streckgrenzverhältnis (Zugfestigkeit/Streckgrenze) widerspiegelt, deutet darauf hin, dass Titan während der Umformung eine eingeschränkte plastische Verformungsfähigkeit aufweist. Aufgrund des hohen Verhältnisses der Streckgrenze von Titan zu seinem Elastizitätsmodul weist es während der Umformung eine erhebliche Rückfederung auf.

Referenztabelle für Titaneigenschaften

Welche Produkte und Dienstleistungen kann Chalco für Sie anbieten?

Als weltweit renommierter Anbieter von Metallwerkstoffen nimmt Chalco auch eine bedeutende Position im Bereich der Titanprodukte und der damit verbundenen Dienstleistungen ein. Wir sind bestrebt, unseren Kunden umfassende Titanlösungen anzubieten, sei es von der Materiallieferung bis zu Verarbeitungsdienstleistungen oder von der technischen Unterstützung bis hin zu kundenspezifischen Anforderungen. Chalco kann Ihr zuverlässiger Partner sein.

Titan Produktkategorien

• Titanstab: Erhältlich in verschiedenen Spezifikationen und Legierungstypen, die die Anforderungen an hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Medizin, Chemie und Meerestechnik erfüllen.
• Titanplatten: Geeignet für den Schiffbau, chemische Anlagen und architektonische Dekoration. Wir können nach Kundenwunsch verarbeiten und anpassen.
• Titanrohre: Sie werden in Wärmetauschern, medizinischen Implantaten und in der Energieindustrie eingesetzt und bieten eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit und Leistung bei hohen Temperaturen.
• Titandrähte: Ideal zum Schweißen, zur Herstellung hochpräziser Komponenten und für andere Anwendungen, mit mehreren verfügbaren Oberflächenbehandlungsoptionen.

Typische Anwendungen von Produkten

Die Titanprodukte und -dienstleistungen von Chalko werden in den folgenden Bereichen eingesetzt:

• Luft- und Raumfahrt: Herstellung von leichten, hochfesten Komponenten für die Luft- und Raumfahrt.
• Medizinischer Bereich: Orthopädische Implantate und Medizinprodukte aus Titan.
• Chemie- und Schiffstechnik: Herstellung korrosionsbeständiger Geräte.
• Energiewirtschaft: Rohrleitungen für Wärmetauscher, Teile für Kernkraftanlagen.

Dienstleistungen der Verarbeitung

• Präzisionsschneiden: Verwendung hochpräziser Geräte, um sicherzustellen, dass Form und Abmessungen des Materials den Kundenanforderungen entsprechen.
• Oberflächenbehandlung: Umfasst Sandstrahlen, Polieren und Oxidationsbehandlung, um die Haltbarkeit und das Aussehen von Titanprodukten zu verbessern.
• Kundenspezifische Verarbeitung: Anpassen von Titanlegierungsprodukten an die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Branchen und Anwendungen.

Technischer Support

• Beratung bei der Materialauswahl: Empfehlung der am besten geeigneten Titanlegierungstypen auf der Grundlage verschiedener Einsatzszenarien und Budgets.
• Verarbeitungsanleitung: Bereitstellung technischer Anleitungen zur Verarbeitung, zum Schweißen und zur Montage von Titanmaterialien zur Optimierung der Nutzungseffizienz.
• Beratung nach Industriestandard: Wir stellen sicher, dass Titanprodukte internationale Qualitätsstandards wie ASTM und AMS erfüllen, und bieten den Kunden eine hohe Qualitätssicherung.