Was ist Titanlegierung?

Titanlegierungen sind Metalle, die eine Mischung aus Titan und anderen chemischen Elementen enthalten. Solche Legierungen haben eine sehr hohe Zugfestigkeit und Zähigkeit (auch bei extremen Temperaturen). Sie haben ein geringes Gewicht, eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und die Fähigkeit, extremen Temperaturen standzuhalten. Die hohen Kosten für Rohstoffe und Verarbeitung beschränken ihren Einsatz jedoch auf militärische Anwendungen, Flugzeuge, Raumfahrzeuge, Fahrräder, medizinische Geräte, Schmuck, hoch beanspruchte Komponenten wie Verbindungsstangen für teure Sportwagen und einige erstklassige Sportgeräte und Unterhaltungselektronik.

Obwohl " kommerziell rein " Titan hat akzeptable mechanische Eigenschaften und wurde für orthopädische Implantate und Zahnimplantate verwendet. Für die meisten Anwendungen wird Titan mit geringen Mengen Aluminium und Vanadium legiert, typischerweise 6% bzw. 4 Gew .-%. Diese Mischung hat eine feste Löslichkeit, die sich dramatisch mit der Temperatur ändert, wodurch sie eine Ausscheidungsverfestigung erfahren kann. Dieser Wärmebehandlungsprozess wird durchgeführt, nachdem die Legierung in ihre endgültige Form gebracht wurde, jedoch noch vor ihrer Verwendung, wodurch die Herstellung eines hochfesten Produkts viel einfacher ist.

Titanlegierungen werden im Allgemeinen in vier Hauptkategorien eingeteilt:

Alpha-Legierungen, die nur neutrale Legierungselemente (wie Zinn) und / oder Alpha-Stabilisatoren (wie Aluminium oder Sauerstoff) enthalten. Diese sind nicht wärmebehandelbar. Beispiele umfassen: Ti-5Al-2Sn-ELI, Ti-8Al-1Mo-1V.

Near-Alpha-Legierungen enthalten geringe Mengen an duktiler Beta-Phase. Neben alpha-Phasenstabilisatoren werden alpha-nahe Legierungen mit 1–2% Beta-Phasenstabilisatoren wie Molybdän, Silizium oder Vanadium legiert. Beispiele umfassen: Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-5Al-5Sn-2Zr-2Mo, MI 685, Ti 1100.

Alpha- und Beta-Legierungen, die metastabil sind und im Allgemeinen eine Kombination von sowohl Alpha- als auch Beta-Stabilisatoren enthalten und die wärmebehandelt werden können. Beispiele umfassen: Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V-ELI, Ti-6Al-6V-2Sn.

Beta- und Near-Beta-Legierungen, die metastabil sind und ausreichend Beta-Stabilisatoren (wie Molybdän, Silicium und Vanadium) enthalten, damit sie nach dem Abschrecken die Beta-Phase beibehalten können, und die zur Verbesserung der Festigkeit auch lösungsbehandelt und gealtert werden können. Beispiele umfassen: Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr, Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al, Beta-C, Ti-15-3.