금속 재료 분야에서 티타늄 및 티타늄 합금은 놀라운 강도, 내식성, 내열성을 자랑합니다. 1950년대에 탄생한 이 "별 소재"는 항공우주 분야에서 시작되어 빠르게 다양한 산업 분야에서 없어서는 안 될 소재가 되었습니다. 오늘 우리는 재료 선택 시 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 되도록 티타늄 합금의 필수 특성과 응용 분야를 분석하고 있습니다.
티타늄 및 티타늄 합금 이해: 진화 및 핵심 장점
티타늄 합금은 주로 티타늄으로 만들어진 금속으로, 성능을 향상시키기 위해 다른 원소와 결합됩니다. 1950년대 이후 이들 제품의 개발은 산업적 요구에 부응해 왔습니다.
- 1950년대-60년대: 항공우주, 특히 고온 티타늄 합금(항공기 엔진용) 및 구조용 합금(기체용)에 중점을 두었습니다.
- 1970년대: 부식-저항성 티타늄 합금이 등장하여 보다 복잡한 환경 응용 분야로 확장되었습니다.
- 1980년대부터 현재까지: 내식성과 고강도 티타늄 합금이 지속적으로 향상되어 다양한 산업 분야에 걸쳐 적용 범위가 확대되었습니다.
티타늄 합금이 그토록 독특한 이유는 무엇입니까? 세 가지 핵심 이점:
- 고강도: 복잡한 기계적 하중을 견딜 수 있는 가벼우면서도 강한 소재를 제공합니다.
- 탁월한 내식성: 산, 알칼리, 해양 환경 등 가혹한 환경에서도 부식에 강하여 수명을 보장합니다.
- 높은 내열성: 높은 온도에서도 잘 작동하므로 항공우주 엔진과 같은 고열-응용 분야에 사용하기에 이상적입니다.
인기 있는 티타늄 합금: 핵심 성능 데이터 및 이상적인 응용 분야
다양한 티타늄 합금은 뚜렷한 성능 특성을 갖고 있어 광범위한 응용 분야에 적합합니다. 아래에는 주요 성능 매개변수(예: 인장 강도, 항복 강도, 연신율 등)와 가장 일반적인 용도가 정리되어 있어 귀하의 요구 사항에 적합한 합금을 찾는 데 도움이 됩니다.
(A) 산업용 순수 티타늄 및 준-알파 티타늄 합금
- 인장 강도: 345 MPa 이상
- 항복 강도: 275 MPa 이상
- 신율: 20% 이상
TA2는 우수한 내식성과 우수한 용접성을 지닌 인기 있는 산업용 순수 티타늄입니다. 이는 화학 처리 및 해양 공학과 같은 산업에서 널리 사용됩니다.
응용 분야: 열 교환기, 펌프, 밸브, 파이프, 의료 기기(수술 도구, 임플란트 케이스).
- 인장 강도: 450 MPa 이상
- 항복강도: 400 MPa 이상
- 신율: 18% 이상
이 합금은 뛰어난 내식성을 유지하면서 TA2보다 강도가 더 높습니다.
응용 분야: 화학 압력 용기, 해양 플랫폼 구성 요소, 담수화 장비, 식품/의약품 처리 장비.
- 인장 강도: 550 MPa 이상
- 항복 강도: 483 MPa 이상
- 신율: 15% 이상
TA4는 산업용 순수 티타늄 합금 중 가장 강한 합금입니다. 강도와 내식성을 모두 요구하는 용도에 적합합니다.
응용 분야: 경량 구조 부품, 화학 밸브, 패스너.
TA5 (Ti-4Al-0.005B)
- 인장 강도: 685 MPa 이상
- 항복 강도: 585 MPa 이상
- 신율: 15% 이상
이 알파에 가까운-티타늄 합금은 우수한 용접성과 열 안정성을 제공하므로 중간 온도(최대 400도) 응용 분야에 이상적입니다.
응용 분야: 용접 구조 부품, 중{0}}부식 방지-부품, 항공우주 부품.
Gr6(Ti-5Al-2.5Sn)
- 인장 강도: 828 MPa 이상
- 항복 강도: 795 MPa 이상
- 신율: 10% 이상
크리프 저항성이 뛰어난 클래식 알파 티타늄 합금인 Gr6은 고온-온도 응용 분야에 이상적입니다.
응용 분야: 항공우주(엔진 압축기 디스크, 블레이드, 케이싱), 로켓, 미사일 부품.
- 인장 강도: 345 MPa 이상
- 항복 강도: 275 MPa 이상
- 신율: 20% 이상
팔라듐을 함유한 Gr16은 강산, 염화물 등 환원 환경에서 우수한 내식성을 제공합니다.
응용 분야: 공격적인 환경의 화학 산업 장비.
- 인장 강도: 345 MPa 이상
- 항복 강도: 275 MPa 이상
- 신율: 20% 이상
이 합금은 특히 염산과 같은 환원 환경에서 최고의 내식성을 제공합니다.
응용 분야: 화학 산업 장비, 고농도 산 및 고온-염화물 환경의 핵심 구성 요소.
TA10(12등급, Ti-0.3Mo-0.8Ni)
이 준-알파 합금은 소량의 몰리브덴(Mo)과 니켈(Ni)을 결합하여 고온 성능을 향상합니다.-
응용 분야: 산성 및 염분 환경의 열 교환기 및 펌프를 포함한 화학, 해양 및 전력 산업.
- 인장 강도: 620 MPa 이상
- 항복 강도: 483 MPa 이상
- 신율: 15% 이상
TA18은 순수 티타늄 합금보다 강도가 높고 내식성이 우수합니다.
응용 분야: 항공우주 유압 시스템, 항공기 본체 및 해양 부품.
(B) 알파 + 베타 티타늄 합금
Gr.5 (Ti-6Al-4V)
가장 널리 사용되는 티타늄 합금인 Gr.5는 종종 "강력한" 합금으로 불립니다. 용체화 처리 및 노화 후에는 강도가 크게 향상됩니다.
응용 분야: 항공우주(항공기 구조 부품, 엔진 팬 디스크 및 블레이드), 의료(관절 교체, 뼈 이식), 군용 및 고성능{0}}스포츠 장비.
Gr.23 (Ti-6Al-4V ELI)
Gr.5의 초-순수 변형인 Gr.23은 우수한 파괴 인성과 낮은 온도 취성을 요구하는 의료 및 항공우주 응용 분야에 사용됩니다.
응용 분야: 수술용 임플란트(고관절/무릎 관절, 치과용 임플란트), 높은-파괴-인성 항공우주 부품.
티타늄을 선택하는 이유는 무엇입니까?
프로젝트에 적합한 재료를 선택할 때 티타늄과 그 합금은 고강도, 가벼운 무게, 뛰어난 내식성 및 고온 성능의 조합을 제공합니다. 항공우주, 의료 또는 화학 산업에서 근무하든 티타늄 합금은 극한 조건에서 내구성이 필요한 부품 및 구조물에 탁월한 선택입니다.
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