الخواص الميكانيكية للتيتانيوم

1. قوة الشد للتيتانيوم النقي هي 265~353MPa، وقوة شد سبائك التيتانيوم العامة هي 686~1176MPa، وتصل حالياً إلى 1764MPa. سبائك التيتانيوم قوية مثل العديد من أنواع الفولاذ، ولكن القوة النوعية للفولاذ أقل بكثير من سبائك التيتانيوم.

2. قوة الضغط للتيتانيوم وسبائك التيتانيوم لا تقل عن قوة الشد. إن قوة خضوع الضغط وقوة خضوع الشد للتيتانيوم النقي الصناعي متساويان تقريبًا، في حين أن قوة الضغط لـ Ti-6AI-4V وTi-5AI-2.5Sn هي أعلى قليلا من قوة الشد.

3. تتراوح قوة القص بشكل عام من 60 بالمائة إلى 70 بالمائة من قوة الشد. تبلغ قوة الخضوع للضغط لصفائح التيتانيوم وسبائك التيتانيوم ما يقرب من 1.2 إلى 2.0 مرة من قوة الشد.

4. في ظل الغلاف الجوي العادي، يكون الحد الأقصى لمتانة التيتانيوم المعالج والمُلدن وسبائك التيتانيوم هو 0.5 إلى 0.65 قوة الشد. عند إخضاعها إلى 10 مليون اختبار إجهاد في الحالة المحززة (Kt=3.9)، يكون حد التحمل للصلب Ti-6AI-4V هو 0.2 مرة من الشد قوة.

5. صلابة أعلى درجة نقاء من التيتانيوم النقي صناعيا عادة ما تكون أقل من 120HB (صلابة برينل)، وصلابة التيتانيوم النقي صناعيا آخر هي 200 إلى 295HB. صلابة سبائك التيتانيوم النقي هي 200 ~ 220HB. قيمة صلابة سبائك التيتانيوم في الحالة الملدنة هي 32~38HRC (روكويل)، أي ما يعادل 298~349HB. صلابة الصب Ti-5Al-2.5Sn وTi-6AI-4V هي 320HB، وصلابة الشوائب منخفضة الفجوة Ti{{18} }Al-4مسبوكات V هي 310HB.

6. معامل مرونة الشد للتيتانيوم النقي الصناعي هو 105~109GPa. معامل مرونة الشد لمعظم سبائك التيتانيوم في الحالة الصلبة هو 110 ~ 120 جيجا باسكال. تحتوي سبائك التيتانيوم المقساة بالعمر على معامل مرونة شد أعلى قليلاً مما كانت عليه في الحالة الملدنة، ومعامل مرونة الضغط يساوي أو أكبر من معامل مرونة الشد. إن معامل المرونة النوعي لسبائك التيتانيوم يساوي معامل المرونة لسبائك الألومنيوم، ويأتي في المرتبة الثانية بعد البريليوم والموليبدينوم وبعض السبائك ذات درجة الحرارة العالية.

7. معامل الالتواء أو القص للتيتانيوم النقي الصناعي هو 46GPa، ومعامل القص لسبائك التيتانيوم هو 43~51GPa. من أجل تحسين قوة سبائك التيتانيوم، فإن زيادة محتوى الفجوة سيكون لها آثار ضارة على مقاومة الصدمات وصلابة الكسر للسبائك. اعتمادًا على نوع وحالة سبائك التيتانيوم، فإن قيمة قوة تأثير درجة Charpy للتيتانيوم النقي الصناعي المشوه هي 15~54J/㎡، وهي حوالي 4~10J/㎡ في حالة الصب. قوة تأثير سبائك التيتانيوم في الحالة الملدنة هي 13~25.8J/㎡، وتكون أقل قليلاً في الحالة القديمة. قوة تأثير Charpy V-notch لـ Ti-5AI-2.5Sn في حالة الصب هي 10J/㎡، وقوة تأثير Ti-6AI-4V هي 20~ 23J/㎡. كلما انخفض محتوى الأكسجين في سبائك التيتانيوم، زادت هذه القيمة.

8. العديد من سبائك التيتانيوم لديها صلابة عالية للكسر، أو بمعنى آخر، سبائك التيتانيوم لديها مقاومة جيدة لانتشار الشقوق. الملدن Ti-6AI-4V عبارة عن مادة ذات صلابة ممتازة. عندما يكون معامل تركيز الحز Kt=25.4mm، تكون نسبة قوة الشد المحززة إلى قوة الشد غير المحززة أكبر من 1.

9. يمكن لسبائك التيتانيوم الحفاظ على خصائص معينة عند درجات حرارة عالية. بشكل عام، يمكن لسبائك التيتانيوم الصناعية الحفاظ على خصائصها عند درجة حرارة 540 درجة، ولكن لا يمكن استخدامها إلا لفترة قصيرة. نطاق درجة الحرارة الكافي لفترة طويلة هو 450 ~ 480 درجة. وقد تم تطوير سبائك التيتانيوم للاستخدام في درجات حرارة تصل إلى 600 درجة. كمادة صاروخية، يمكن استخدام سبائك التيتانيوم عند درجة حرارة 540 درجة لفترة طويلة وعند درجة حرارة 760 درجة لفترة قصيرة.

10. لا يزال بإمكان سبائك التيتانيوم والتيتانيوم الحفاظ على خواصها الميكانيكية الأصلية عند درجات حرارة منخفضة ومنخفضة للغاية. مع انخفاض درجة الحرارة، تستمر قوة التيتانيوم وسبائك التيتانيوم في الزيادة، بينما تصبح الليونة أسوأ تدريجيًا. تتمتع العديد من سبائك التيتانيوم الملدنة أيضًا بقدر كافٍ من الليونة وصلابة الكسر عند درجة -195.5. يمكن استخدام Ti-5AI-2.5Sn، الذي يحتوي على عناصر بينية منخفضة للغاية، عند درجة -252.7 . تبلغ نسبة قوة الشد المحززة إلى قوة الشد غير المحززة 0.95~1.15 عند -25.7 درجة.

يعتبر الأكسجين السائل والهيدروجين السائل والفلور السائل من الوقود الدافع المهم في الصواريخ والأجهزة الفضائية. تعتبر خصائص درجات الحرارة المنخفضة للمواد المستخدمة في صنع حاويات الغاز المبردة والأجزاء الهيكلية المبردة مهمة جدًا. عندما تكون البنية المجهرية متساوية ويكون محتوى العناصر الخلالية (الأكسجين والهيليوم والهيدروجين وما إلى ذلك) منخفضًا جدًا، فإن ليونة سبائك التيتانيوم لا تزال أعلى من 5 بالمائة. تتمتع معظم سبائك التيتانيوم بليونة ضعيفة عند درجة -252.7 ، بينما تصل استطالة Ti-6AI-4V إلى 12 بالمائة.

المحتوى أعلاه مستنسخ من Titanium House