ข้อดีของโลหะผสมไททาเนียมเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมคืออะไร?

โลหะผสมไทเทเนียมหมายถึงโลหะผสมหลายชนิดที่ทำจากไทเทเนียมและโลหะอื่นๆ มีลักษณะมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และทนความร้อนสูง เป็นโลหะโครงสร้างที่สำคัญ และใช้กันอย่างแพร่หลายในการบิน การบินและอวกาศ เรือ อุตสาหกรรมการทหาร อุปกรณ์ทางการแพทย์ และสาขาพลเรือนอื่นๆ

ตั้งแต่ปี 1950 มีโลหะผสมไทเทเนียมหลายร้อยชนิดที่พัฒนาขึ้นในโลก โดย BT20 ~ 30 เป็นโลหะผสมที่มีชื่อเสียงที่สุด เช่น Ti-6Al-4V, Ti-5Al{{ 6}}.5Sn, Ti-2Al-2.5Zr, Ti-32Mo, Ti-Mo-Ni, Ti-Pd, SP-700 และอื่นๆ บน.

คุณสมบัติของไทเทเนียมเกี่ยวข้องกับเนื้อหาของสิ่งเจือปน เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ไทเทเนียมไอโอไดด์ที่บริสุทธิ์ที่สุดมีสิ่งเจือปนไม่เกิน 0.1% แต่มีความแข็งแรงต่ำและมีความเป็นพลาสติกสูง คุณสมบัติของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม 99.5% คือ: ความหนาแน่น ρ=4.5g/cm3, จุดหลอมเหลว 1,725 ​​องศา , ค่าการนำความร้อนγ= 15.24 w/(mk), ความต้านทานแรงดึงσb=539MPa , การยืดตัวδ=25%, การหดตัวของพื้นที่ψ=25% และโมดูลัสยืดหยุ่น E=1.078 เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะแบบดั้งเดิม ไทเทเนียมมีข้อดีดังต่อไปนี้:

ความหนาแน่นของโลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงสูงคือประมาณ 4.51g/cm3 ซึ่งเป็นเพียง 60% ของเหล็ก แต่ความแข็งแรงทางกลของมันเทียบเท่ากับของเหล็ก และมีความแข็งแรงสูง และความต้านทานแรงดึงมักจะ ({ {5}})เมกะปาสคาล ความต้านทานแรงดึง Rm ของ TC4 อยู่ที่ประมาณ 1262 MPa โลหะผสมไททาเนียมบางชนิดมีความแข็งแรงเกินกว่าเหล็กโครงสร้างโลหะผสมหลายชนิด ดังนั้นความแข็งแรงเฉพาะ (ความแข็งแรง/ความหนาแน่น) ของโลหะผสมไททาเนียมจึงสูงกว่าวัสดุโครงสร้างโลหะอื่นๆ มาก และสามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงต่อหน่วยสูง ความแข็งแกร่งที่ดีและน้ำหนักเบาได้ . ส่วนประกอบของเครื่องยนต์อากาศยาน โครงกระดูก ผิวหนัง ตัวยึด และล้อลงจอดล้วนทำจากโลหะผสมไททาเนียม

ในอากาศที่มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า 550 องศา ฟิล์มออกไซด์ที่มีกาวและเฉื่อยหนาแน่นจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของไทเทเนียม ซึ่งช่วยปกป้องเมทริกซ์ไทเทเนียมจากการกัดกร่อน และแม้จะเกิดจากการสึกหรอทางกล มันก็จะรักษาตัวเองหรืองอกใหม่ได้อย่างรวดเร็ว และ ฟิล์มออกไซด์ของไทเทเนียมจะคงคุณสมบัตินี้ไว้เสมอเมื่ออุณหภูมิปานกลางต่ำกว่า 315 องศา ดังนั้นความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมไทเทเนียมจึงดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ในสื่อออกซิไดซ์เช่นบรรยากาศ น้ำทะเล กรดไนตริก และด่างแก่ นี่คือการรับประกันขั้นพื้นฐานสำหรับการใช้ไทเทเนียมในอุตสาหกรรมโยธาในประเทศต่างๆ

ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี โลหะผสมไททาเนียมอุณหภูมิสูงที่พัฒนาโดยเฟสเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายแข็งสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 600 องศาเป็นเวลานาน และในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ต่ำกว่า 800 องศา เมื่อความเร็วการบินเลขมัคของเครื่องบินสูงกว่า 2.7 จาน ใบพัด ลำตัวท้ายเรือ คู่มือ กล่องไอดี และส่วนอื่นๆ ของเครื่องยนต์ทำจากโลหะผสมไทเทเนียมที่มีอุณหภูมิสูง

โลหะไทเทเนียมที่เข้ากันได้ทางชีวภาพเป็นโลหะชีวภาพซึ่งมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีมาก สามารถ "เข้ากันได้" เมื่อสัมผัสกับร่างกายมนุษย์หรือฝังในร่างกายโดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ ไทเทเนียมในร่างกายมนุษย์สามารถต้านทานการกัดกร่อนของสารคัดหลั่งและไม่เป็นพิษ ดังนั้นจึงได้รับการยอมรับจากวงการแพทย์สำหรับข้อต่อเทียม เครื่องกระตุ้นหัวใจ และอุปกรณ์อื่นๆ การศึกษาพบว่าการปลูกถ่ายไทเทเนียมสามารถกระตุ้นให้ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์สร้างกระดูกได้โดยตรงบนพื้นผิวของไทเทเนียม ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการรวมตัวของกระดูก (osseointegration) ข้อมูลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าไทเทเนียม "เข้ากันได้ทางชีวภาพ" โดยสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าไม่เป็นพิษ ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาภูมิแพ้และการปฏิเสธ และยังสามารถหลอมรวมกับเนื้อเยื่อและกระดูกของมนุษย์ได้อีกด้วย

เนื่องจากเป็นวัสดุระดับไฮเอนด์ โลหะผสมไททาเนียมจึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและอุตสาหกรรมการทหารที่ล้ำหน้า ในปัจจุบัน เมื่อเทคโนโลยีเติบโตขึ้น โลหะผสมไทเทเนียมซึ่งเป็นวัสดุโลหะทั่วไปจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือ อุปกรณ์เคมี มหาสมุทร อุปกรณ์กีฬา การปลูกถ่ายทางการแพทย์ รถยนต์ รถจักรยานยนต์ จักรยาน อาคาร สิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวัน และสาขาอื่น ๆ .