Funciones mecánicas del procesamiento de titanio y aleaciones de titanio.

La resistencia a la tracción del titanio puro es de 265-353 MPa, mientras que la de las aleaciones de titanio es generalmente de 686-1176 MPa. Actualmente, la resistencia a la tracción más alta puede alcanzar 1764MPa. Las aleaciones de titanio tienen una resistencia similar a la de muchos aceros, pero mucho mejor que las aleaciones de titanio. La fuerza específica aquí se refiere a la fuerza de los datos dividida por su densidad aparente, también conocida como relación fuerza/peso. La unidad internacional de fuerza específica es (N/m2)/(kg/m3) o N · m/kg. La relación entre la resistencia a la tracción de los datos y la densidad aparente de los datos se denomina resistencia específica. La relación entre la resistencia y la densidad en el punto de ruptura de los datos.

La resistencia a la compresión del titanio y las aleaciones de titanio no debe ser inferior a su resistencia a la tracción. El límite elástico a la compresión y el límite elástico a la tracción del titanio puro industrial son aproximadamente los mismos, mientras que la resistencia a la compresión de las aleaciones Ti-6Al-4V y Ti-5Al-2.5Sn es ligeramente superior a la resistencia a la tracción. La resistencia al corte es generalmente del 60% al 70% de la resistencia a la tracción. El límite elástico del rodamiento del titanio y la lámina de aleación de titanio es 1,2-2,0 veces mayor que la resistencia a la tracción.

En condiciones atmosféricas normales, la resistencia a la durabilidad del titanio y las aleaciones de titanio procesados ​​y recocidos es (0,5-0,65) veces la resistencia a la tracción. Al realizar 107 pruebas de fatiga en la condición de muesca (Kt=3,9), la resistencia a la durabilidad del Ti-6Al-4V recocido es 0,2 veces la resistencia a la tracción.

La dureza del titanio puro industrial procesado de grado de alta pureza suele ser inferior a 120 HB, mientras que la dureza del otro titanio procesado de pureza es de 200-295 HB. La dureza de las piezas fundidas de titanio puro es de 200-220 HB. El valor de dureza de la aleación de titanio en condiciones de recocido es 32-38HRC, equivalente a 298-349HB. La dureza de las aleaciones coladas Ti-5Al-2.5Sn y Ti-6Al-4V es de 320HB, mientras que la dureza de las coladas de impurezas de baja porosidad Ti-6Al-4V es de 310HB.

El módulo elástico de tracción del titanio puro industrial es de 105-109 GPa, y la mayoría de las aleaciones de titanio tienen un módulo elástico de tracción de 110-120 GPa en condiciones de retorno. Las aleaciones de titanio endurecidas por envejecimiento tienen un módulo de elasticidad a la tracción ligeramente mayor que aquellas bajo condiciones de recocido, con un módulo de elasticidad a la compresión igual o mayor que el módulo de elasticidad a la tracción. Aunque la rigidez del titanio y las aleaciones de titanio es mucho mayor que la del aluminio y las aleaciones de aluminio, es solo el 55% de la del hierro. El módulo de elasticidad específico de la aleación de titanio es equivalente al de la aleación de aluminio, solo superado por el berilio, el molibdeno y algunas aleaciones de alta temperatura.

El módulo de torsión o cizallamiento del titanio puro industrial es de 46 GPa, y el módulo de cizallamiento de la aleación de titanio es de 43-51 GPa.

Agregar contenido de elementos intersticiales para mejorar la resistencia de las aleaciones de titanio puede tener efectos nocivos en su resistencia al impacto y dureza al agrietamiento. De acuerdo con los tipos y condiciones de las aleaciones de titanio, el valor de resistencia al impacto de la muesca Charpy del titanio puro industrial procesado es de 15-54J/cm2, y el del titanio fundido es de 4-10J/cm2. La resistencia al impacto de la aleación de titanio en condiciones de recocido es de 13-25,8 J/cm2, y la condición de envejecimiento es ligeramente menor. La resistencia al impacto Charpy con muesca en V de la aleación Ti-5Al-2.5Sn en condiciones de fundición es de 10J/cm2, mientras que la de la aleación Ti-6Al-4V es de 20-23J/cm2. Cuanto menor sea el contenido de oxígeno de los materiales de procesamiento de aleación de titanio, mayor será este valor.

Muchas aleaciones de titanio tienen una alta tenacidad al agrietamiento, o más bien, su capacidad para resistir la propagación del agrietamiento es excelente. La aleación Ti-6Al-4V recocida es un tipo de material con una excelente resistencia. Cuando el coeficiente de concentración de muesca Kt = 25,4 mm, la relación entre la resistencia a la tracción con muesca y la resistencia a la tracción sin muesca es mayor que 1.

Las aleaciones de titanio aún pueden mantener ciertas funciones a altas temperaturas. Las aleaciones de titanio industriales generales pueden mantener sus funciones útiles a una temperatura de 540 ℃, pero solo se pueden usar por períodos cortos de tiempo, con un rango de temperatura de 450-480 ℃ para uso a largo plazo. Se ha desarrollado una aleación de titanio para su uso a una temperatura de 600 ℃. La aleación de titanio se puede utilizar como material de misiles para uso a largo plazo a una temperatura de 540 ℃ y para uso a corto plazo a una temperatura de 760 ℃.

Los materiales de titanio y aleaciones de titanio aún pueden mantener sus funciones mecánicas originales a temperaturas bajas y ultrabajas. A medida que disminuye la temperatura, la resistencia del titanio y los materiales de aleación de titanio continúa aumentando, mientras que la ductilidad se deteriora gradualmente. Muchos materiales de aleación de titanio recocido aún tienen suficiente ductilidad y resistencia al agrietamiento a temperaturas de -195,5 ℃. La aleación Ti-5Al-2.5Sn con muy pocos elementos intersticiales se puede utilizar a una temperatura de -252,7 ℃. La relación entre su resistencia a la tracción de muesca y la resistencia a la tracción sin muesca es de 0,95-1,15 a -25,7 ℃.

El oxígeno líquido, el hidrógeno líquido y el flúor líquido son propulsores importantes en misiles y equipos mundiales. La función a baja temperatura de los materiales utilizados para fabricar contenedores de gas a baja temperatura y componentes estructurales a baja temperatura es muy importante. Cuando la microestructura es equiaxial y el contenido de elementos intersticiales (oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, etc.) es muy bajo, la ductilidad de las aleaciones de titanio sigue estando por encima del 5%. La mayoría de las aleaciones de titanio tienen poca ductilidad a temperaturas de -252,7 ℃, mientras que la elongación de la aleación Ti-6Al-4V aún puede alcanzar el 12 %.