สิบสมบัติเชิงกลของไทเทเนียม

ความต้านทานแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์คือ 265 ~ 353MPa และโลหะผสมไททาเนียมทั่วไปคือ 686 ~ 1176MPa และสูงสุดในปัจจุบันสามารถเข้าถึง 1764MPa โลหะผสมไททาเนียมมีความแข็งแรงเทียบเท่ากับเหล็กหลายชนิด แต่ความแข็งแรงจําเพาะของเหล็กนั้นน้อยกว่าโลหะผสมไททาเนียมมาก...

ความต้านทานแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์คือ 265 ~ 353MPa และโลหะผสมไททาเนียมทั่วไปคือ 686 ~ 1176MPa และสูงสุดในปัจจุบันสามารถเข้าถึง 1764MPa โลหะผสมไททาเนียมมีความแข็งแรงเทียบเท่ากับเหล็กหลายชนิด แต่ความแข็งแรงจําเพาะของเหล็กนั้นน้อยกว่าโลหะผสมไททาเนียมมาก

กําลังรับแรงอัดของไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยไม่ต่ํากว่าความต้านทานแรงดึง กําลังรับแรงอัดและแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์อุตสาหกรรมอยู่ที่ประมาณเท่ากันในขณะที่กําลังรับแรงอัดของ Ti-6AI-4V และ Ti-5AI-2.5Sn นั้นสูงกว่าความต้านทานแรงดึงเล็กน้อย

ความต้านทานแรงเฉือนโดยทั่วไปคือ 60% ถึง 70% ของความต้านทานแรงดึง กําลังรับแรงอัดของแผ่นไทเทเนียมและไททาเนียมอัลลอยอยู่ที่ประมาณ 1.2 ถึง 2.0 เท่าของความต้านทานแรงดึง

ภายใต้บรรยากาศบรรยากาศปกติขีด จํากัด ความอดทนของโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมที่ผ่านการแปรรูปและอบอ่อนคือความต้านทานแรงดึง 0.5 ถึง 0.65 ขีด จํากัด ความอดทนของ Ti-6AI-4V ที่ผ่านการอบอ่อนคือ 0.2 เท่าของความต้านทานแรงดึงเมื่อผ่านการทดสอบความล้า 10 ล้านครั้งในสถานะหยัก (Kt = 3.9)

ความแข็งของไทเทเนียมบริสุทธิ์อุตสาหกรรมแปรรูปเกรดความบริสุทธิ์สูงสุดมักจะน้อยกว่า 120HB (ความแข็ง Brinell) และความแข็งของไทเทเนียมแปรรูปบริสุทธิ์อุตสาหกรรมอื่น ๆ คือ 200 ถึง 295HB ความแข็งของการหล่อไทเทเนียมบริสุทธิ์คือ 200-220HB ค่าความแข็งของโลหะผสมไททาเนียมในสถานะอบอ่อนคือ 32-38HRC (Rockwell) ซึ่งเทียบเท่ากับ 298-349HB ความแข็งของ Ti-5Al-2.5Sn และ Ti-6AI-4V ที่หล่อเป็น 320HB และความแข็งของสิ่งเจือปนคั่นระหว่างหน้าต่ํา Ti-6Al-4V หล่อคือ 310HB

โมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์อุตสาหกรรมคือ 105 ถึง 109 GPa โมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึงของโลหะผสมไททาเนียมส่วนใหญ่ในสถานะอบอ่อนคือ 110 ถึง 120 GPa โลหะผสมไททาเนียมชุบแข็งตามอายุมีโมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึงสูงกว่าในสถานะอบอ่อนเล็กน้อย และโมดูลัสยืดหยุ่นแบบบีบอัดมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าโมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึง โมดูลัสยืดหยุ่นเฉพาะของโลหะผสมไททาเนียมเท่ากับอลูมิเนียมอัลลอยด์รองจากเบริลเลียมโมลิบดีนัมและซูเปอร์อัลลอยบางชนิด

โมดูลัสแรงบิดหรือแรงเฉือนของไทเทเนียมบริสุทธิ์อุตสาหกรรมคือ 46GPa และโมดูลัสเฉือนของโลหะผสมไททาเนียมคือ 43-51GPa เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมไททาเนียมการเพิ่มเนื้อหาของโฆษณาคั่นระหว่างหน้าจะมีผลเสียต่อความต้านทานแรงกระแทกและความเหนียวแตกหักของโลหะผสม ขึ้นอยู่กับชนิดและสถานะของโลหะผสมไททาเนียมความแข็งแรงกระแทกที่มีรอยบาก Charpy ของไทเทเนียมบริสุทธิ์อุตสาหกรรมที่ถูกทําลายคือ 15-54J / ㎡ และประมาณ 4-10J / ㎡ ในสถานะการหล่อ แรงกระแทกของโลหะผสมไททาเนียมในสถานะอบอ่อนคือ 13-25.8J / ㎡ และสถานะอายุจะลดลงเล็กน้อย ความแข็งแรงกระแทก Charpy V-notch ของ Ti-5AI-2.5Sn แบบหล่อคือ 10J / ㎡ และของ Ti-6AI-4V คือ 20-23J / ㎡ ยิ่งปริมาณออกซิเจนของโลหะผสมไททาเนียมต่ําลงเท่าใดค่าก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

โลหะผสมไททาเนียมจํานวนมากมีความเหนียวแตกหักสูงหรือความสามารถของโลหะผสมไททาเนียมในการต้านทานการแพร่กระจายของรอยแตกเป็นสิ่งที่ดีมาก Ti-6AI-4V ที่ผ่านการอบอ่อนเป็นวัสดุที่มีความเหนียวที่ยอดเยี่ยม เมื่อปัจจัยความเข้มข้นของรอยบาก Kt = 25.4 มม. อัตราส่วนของความต้านทานแรงดึงหยักต่อความต้านทานแรงดึงที่ไม่ได้หยักจะมากกว่า 1

โลหะผสมไททาเนียมสามารถรักษาคุณสมบัติบางอย่างที่อุณหภูมิสูง โลหะผสมไททาเนียมอุตสาหกรรมทั่วไปสามารถรักษาคุณสมบัติที่อุณหภูมิ 540 °C แต่สําหรับการใช้งานระยะสั้นเท่านั้นและช่วงอุณหภูมิเป็นเวลานานคือ 450-480 °C โลหะผสมไททาเนียมสําหรับใช้ในอุณหภูมิสูงถึง 600 °Cได้รับการพัฒนา ในฐานะที่เป็นวัสดุขีปนาวุธโลหะผสมไททาเนียมสามารถใช้งานได้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิ 540 ° C และยังสามารถใช้งานได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่อุณหภูมิ 760 ° C คุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมไททาเนียมหลายชนิดแสดงไว้ในตารางที่ 2-7

(10)ไทเทเนียมและโลหะผสมไททาเนียมยังคงสามารถรักษาสมบัติเชิงกลดั้งเดิมไว้ที่อุณหภูมิต่ําและต่ํามาก เมื่ออุณหภูมิลดลงความแข็งแรงของโลหะผสมไททาเนียมและไททาเนียมจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในขณะที่ความเหนียวจะค่อยๆลดลง โลหะผสมไททาเนียมที่ผ่านการอบอ่อนจํานวนมากยังมีความเหนียวและความเหนียวแตกหักที่เพียงพอที่ -195.5 °C Ti-5AI-2.5Sn ที่มีองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้าต่ําเป็นพิเศษสามารถใช้งานได้ที่ -252.7 °C อัตราส่วนของความต้านทานแรงดึงหยักต่อความต้านทานแรงดึงที่ไม่มีรอยบากคือ 0.95 ถึง 1.15 ที่ -25.7 °C

ออกซิเจนเหลวไฮโดรเจนเหลวและฟลูออรีนเหลวเป็นสารขับเคลื่อนที่สําคัญในขีปนาวุธและอุปกรณ์อวกาศ คุณสมบัติที่อุณหภูมิต่ําของวัสดุที่ใช้ทําภาชนะบรรจุก๊าซที่อุณหภูมิต่ําและโครงสร้างที่อุณหภูมิต่ํามีความสําคัญมาก เมื่อโครงสร้างจุลภาคเท่ากันและเนื้อหาขององค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า (ออกซิเจนฮีเลียมไฮโดรเจน ฯลฯ ) ต่ํามากความเหนียวของโลหะผสมไททาเนียมยังคงสูงกว่า 5% โลหะผสมไททาเนียมส่วนใหญ่มีความเหนียวไม่ดีที่ -252.7 °Cในขณะที่ Ti-6AI-4V ถึงการยืดตัว 12%