Fungsi mekanis pemrosesan titanium dan paduan titanium

Kekuatan tarik titanium murni adalah 265-353MPa, sedangkan paduan titanium umumnya 686-1176MPa. Saat ini, kekuatan tarik tertinggi bisa mencapai 1764MPa. Paduan titanium memiliki kekuatan yang mirip dengan banyak baja, tetapi jauh lebih baik daripada paduan titanium kekuatan. Kekuatan spesifik di sini mengacu pada kekuatan data dibagi dengan kerapatan yang terlihat, juga dikenal sebagai rasio kekuatan terhadap berat. Satuan internasional untuk kekuatan spesifik adalah (N/m2)/(kg/m3) atau N · m/kg. Rasio kekuatan tarik data dengan kerapatan semu data disebut kekuatan spesifik. Rasio kekuatan terhadap kerapatan pada titik retak data.

Kekuatan kompresi titanium dan paduan titanium tidak boleh lebih rendah dari kekuatan tariknya. Kekuatan luluh kompresi dan kekuatan luluh tarik titanium murni industri kira-kira sama, sedangkan kekuatan kompresi paduan Ti-6Al-4V dan Ti-5Al-2.5Sn sedikit lebih tinggi daripada kekuatan tarik. Kekuatan geser umumnya 60% - 70% dari kekuatan tarik. Kekuatan luluh bantalan titanium dan lembaran paduan titanium adalah 1,2-2,0 kali dari kekuatan tarik.

Dalam kondisi atmosfer normal, kekuatan daya tahan titanium dan paduan titanium yang diproses dan dianil adalah (0,5-0,65) kali kekuatan tarik. Saat melakukan 107 uji kelelahan dalam kondisi takik (Kt=3,9), kekuatan daya tahan Ti-6Al-4V anil adalah 0,2 kali kekuatan tarik.

Kekerasan titanium murni industri olahan kelas kemurnian tinggi biasanya kurang dari 120HB, sedangkan kekerasan titanium olahan kemurnian lainnya adalah 200-295HB. Kekerasan coran titanium murni adalah 200-220HB. Nilai kekerasan paduan titanium dalam kondisi anil adalah 32-38HRC, setara dengan 298-349HB. Kekerasan cor paduan Ti-5Al-2.5Sn dan Ti-6Al-4V adalah 320HB, sedangkan kekerasan coran Ti-6Al-4V pengotor porositas rendah adalah 310HB.

Modulus elastis tarik titanium murni industri adalah 105-109GPa, dan sebagian besar paduan titanium memiliki modulus elastis tarik 110-120GPa dalam kondisi kembali. Paduan titanium yang diperkeras dengan umur memiliki modulus elastisitas tarik yang sedikit lebih tinggi daripada yang berada di bawah kondisi anil, dengan modulus elastisitas tekan sama atau lebih besar dari modulus elastisitas tarik. Meskipun kekakuan titanium dan paduan titanium jauh lebih tinggi daripada aluminium dan paduan aluminium, hanya 55% dari besi. Modulus elastisitas khusus paduan titanium setara dengan paduan aluminium, kedua setelah berilium, molibdenum, dan beberapa paduan suhu tinggi.

Modulus torsi atau geser titanium murni industri adalah 46GPa, dan modulus geser paduan titanium adalah 43-51GPa.

Menambahkan konten elemen pengantara untuk meningkatkan kekuatan paduan titanium dapat menimbulkan efek berbahaya pada ketahanan benturan dan ketangguhan retaknya. Menurut jenis dan kondisi paduan titanium, nilai kekuatan tumbukan takik Charpy dari titanium murni industri olahan adalah 15-54J/cm2, dan titanium tuang adalah 4-10J/cm2. Kekuatan benturan paduan titanium dalam kondisi anil adalah 13-25,8J/cm2, dan kondisi penuaan sedikit lebih rendah. Kekuatan impak Charpy V-notch paduan Ti-5Al-2.5Sn dalam kondisi pengecoran adalah 10J/cm2, sedangkan paduan Ti-6Al-4V adalah 20-23J/cm2. Semakin rendah kandungan oksigen dari bahan pemrosesan paduan titanium, semakin tinggi nilainya.

Banyak paduan titanium memiliki ketangguhan retak yang tinggi, atau lebih tepatnya, kemampuannya untuk menahan perambatan retak sangat baik. Paduan Ti-6Al-4V Annealed adalah jenis material dengan ketahanan yang sangat baik. Ketika koefisien konsentrasi takik Kt = 25,4 mm, rasio kekuatan tarik takik terhadap kekuatan tarik takik lebih besar dari 1.

Paduan titanium masih dapat mempertahankan fungsi tertentu pada suhu tinggi. Paduan titanium industri umum dapat mempertahankan fungsinya yang bermanfaat pada suhu 540 ℃, tetapi hanya dapat digunakan untuk waktu yang singkat, dengan kisaran suhu 450-480 ℃ untuk penggunaan jangka panjang. Paduan titanium telah dikembangkan untuk digunakan pada suhu 600 ℃. Paduan titanium dapat digunakan sebagai bahan rudal untuk penggunaan jangka panjang pada suhu 540 ℃ dan untuk penggunaan jangka pendek pada suhu 760 ℃.

Bahan titanium dan paduan titanium masih dapat mempertahankan fungsi mekanis aslinya pada suhu rendah dan sangat rendah. Saat suhu menurun, kekuatan material titanium dan paduan titanium terus meningkat, sementara keuletannya secara bertahap menurun. Banyak bahan paduan titanium anil masih memiliki keuletan dan ketangguhan retak yang cukup pada suhu -195,5 ℃. Paduan Ti-5Al-2.5Sn dengan elemen interstisial yang sangat sedikit dapat digunakan pada suhu -252,7 ℃. Rasio kekuatan tarik takik terhadap kekuatan tarik takik adalah 0,95-1,15 pada -25,7 ℃.

Oksigen cair, hidrogen cair, dan fluor cair adalah propelan penting dalam rudal dan peralatan dunia. Fungsi bahan suhu rendah yang digunakan untuk pembuatan wadah gas suhu rendah dan komponen struktur suhu rendah sangat penting. Ketika struktur mikro disamakan dan kandungan elemen interstisial (oksigen, nitrogen, hidrogen, dll.) Sangat rendah, keuletan paduan titanium masih di atas 5%. Sebagian besar paduan titanium memiliki keuletan yang buruk pada suhu -252,7 ℃, sedangkan perpanjangan paduan Ti-6Al-4V masih dapat mencapai 12%.