Den høyeste avkastningsstyrken i titan avhenger av detsLegeringsklasse(komposisjoner) ogVarmebehandlingstilstand, ettersom rent titan (kommersielt rent, CP TI) har langt lavere avkastningsstyrke enn legert titan.
Kommersielt rent titan (f.eks. Grad 1 til grad 4) har relativt lav flytestyrke, alt fra ~ 170 MPa (grad 1, annealert) til ~ 485 MPa (grad 4, annealert). I kontrast,Titanlegeringer-Spesielt de som er forsterket med elementer som aluminium (AL), vanadium (V), molybden (MO) eller niobium (NB) -piffer mye høyere avkastningsstyrker.
De høyeste avkastningsstyrkene finnes vanligvis iHøy styrke beta () titanlegeringerellerNær-beta-legeringer, ofte etter spesialiserte varmebehandlinger (f.eks. Løsningsbehandling og aldring, STA). For eksempel:
TI-15V-3CR-3SN-3AL (klasse 19): En beta-legering med en avkastningsstyrke på ~ 1100–1 300 MPa når varmebehandlet (STA).
Ti-10V-2Fe-3Al (klasse 23): En nær-beta-legering som når avkastningsstyrker på ~ 1000–1.200 MPa i STA-tilstanden.
Avanserte beta-legeringer av luftfartsklasse (f.eks. TI-5Al-5MO-5V-3CR) kan til og med overstige 1.300 MPa i optimaliserte varmebehandlede tilstander.
Spesielt er avkastningsstyrken ikke fikset for en enkelt karakter; Det varierer med prosessering (f.eks. Kaldt arbeid øker styrken i CP TI, mens varmebehandling skreddersyr styrke i legeringer).
Titan "hardhet" måles først og fremst avRockwell Hardness (HRC, HRB)ellerVickers Hardness (HV)skala, og det korrelerer tett med materialetsStyrke, legeringssammensetning og varmebehandling(Hardere karakterer er nesten alltid høyere styrke-legeringer).
Rent titan (CP Ti, grad 1–4) er relativt mykt:
Grad 1 (Annealed): ~ HRB 70–80 (HV ~ 100–120)
Grad 4 (Annealed): ~ HRB 90–95 (HV ~ 150–170)
DeHardeste titankarakterer er beta eller nær beta-legeringer, spesielt etter varmebehandlinger som fremmer nedbør herding (f.eks. Løsningsbehandling + aldring, STA). Sentrale eksempler inkluderer:
Grad 19 (TI-15V-3CR-3SN-3AL): I STA -tilstanden når den ~ HRC 38–42 (HV ~ 380–430), noe som gjør det til en av de vanskeligste kommersielt tilgjengelige titankarakterene.
Grad 23 (TI-10V-2FE-3AL): STA-behandlet grad 23 har en hardhet på ~ HRC 36–40 (HV ~ 360–400), litt lavere enn grad 19, men fortsatt blant de vanskeligste.
Grad 9 (TI-3Al-2.5V): Mens en alfa-beta (-) legering (ikke beta), kan kaldtarbeidet eller alderen 9. klasse når ~ HRC 30–35 (HV ~ 300–350), hardere enn de fleste CP Ti, men mykere enn beta-legeringer.
Hardhet avhenger også avmikrostruktur: Legeringer med fine, utfelte faser (fra aldring) er vanskeligere enn glødede (myknet) versjoner av samme karakter.
Kostnaden for titankarakterer avhenger av tre viktige faktorer:Legeringssammensetning (sjeldent elementinnhold), Behandlingskompleksitet(f.eks. Varmebehandling, presisjonsmelting) ogapplikasjonsspesifikke krav(f.eks. Aerospace, Medical Certification). De dyreste karakterene er nesten alltidSpesialiserte legeringer-T ikke ren titan-due til deres høye sjeldne metallinnhold og strenge produksjonsstandarder.
De beste dyre titankarakterene inkluderer:
Disse legeringene er designet for implanterbare enheter (f.eks. Hiftestammer, ryggmargsfusjonsmaskinvare) og krever ultrahøy renhet (for å unngå giftig elementutvasking) og stramme mekaniske egenskapskontroller.
Kostnadsdriver: De inneholder sjeldne, høye kostnadselementer som Vanadium (V), Niobium (NB) eller Tantalum (TA), som er langt dyrere enn aluminium (brukt i legeringer i lavere klasse). I tillegg krever produksjon FDA/ISO-sertifisering, behandling av rentrom og 100% kvalitetsinspeksjon-alle gir kostnader.
Relativ kostnad: 3–5 ganger dyrere enn CP Ti (grad 2) og 2–3 ganger dyrere enn vanlige luftfartslegeringer som klasse 5.
Legeringer somTI-5Al-5MO-5V-3CR (klasse 25)ellerTi-10V-2Fe-3Al (grad 23, når luftfartssertifisert)brukes i kritiske flysomponenter (f.eks. Landutstyr, motordeler) som krever ekstreme styrke-til-vekt-forhold og utmattelsesmotstand.
Kostnadsdriver: Disse legeringene krever vakuumbue-remelting (var) -a langsom, energikrevende prosess for å eliminere urenheter-og flere varmebehandlinger for å oppnå presise mikrostrukturer. Luftfartssertifisering (f.eks. AMS -standarder) krever også streng testing (f.eks. Tretthet, korrosjon), og øker produksjonskostnadene.
