คุณสมบัติทางกลของไทเทเนียม

1. ความต้านทานแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์อยู่ที่ 265~353MPa และความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไทเทเนียมทั่วไปอยู่ที่ 686~1176MPa ซึ่งปัจจุบันสูงถึง 1,764MPa โลหะผสมไททาเนียมมีความแข็งแรงพอๆ กับเหล็กหลายชนิด แต่ความแข็งแรงจำเพาะของเหล็กนั้นด้อยกว่าโลหะผสมไททาเนียมมาก

2. กำลังรับแรงอัดของโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมไม่น้อยกว่าความต้านทานแรงดึง กำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมมีค่าเท่ากันโดยประมาณ ในขณะที่กำลังรับแรงอัดของ Ti-6AI-4V และ Ti-5AI-2.5Sn คือ สูงกว่าแรงดึงเล็กน้อย

3. ความต้านทานแรงเฉือนโดยทั่วไปอยู่ที่ 60 เปอร์เซ็นต์ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของความต้านทานแรงดึง กำลังรับแรงอัดของแผ่นโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมมีค่าประมาณ 1.2 ถึง 2.0 เท่าของความต้านทานแรงดึง

4. ภายใต้บรรยากาศบรรยากาศปกติ ขีดจำกัดความทนทานของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมที่ผ่านการแปรรูปและอบอ่อนคือ 0.5 ถึง 0.65 ความต้านทานแรงดึง เมื่อผ่านการทดสอบความล้า 10 ล้านครั้งในสถานะมีรอยบาก (Kt=3.9) ขีดจำกัดความทนทานของ Ti-6AI-4V อบอ่อนคือ 0.2 เท่าของแรงดึง ความแข็งแกร่ง.

5. ความแข็งของเกรดความบริสุทธิ์สูงสุดของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมมักจะน้อยกว่า 120HB (ความแข็งบรินเนล) และความแข็งของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ คือ 200 ถึง 295HB ความแข็งของการหล่อไทเทเนียมบริสุทธิ์คือ 200~220HB ค่าความแข็งของโลหะผสมไทเทเนียมในสถานะอบอ่อนคือ 32~38HRC (Rockwell) ซึ่งเทียบเท่ากับ 298~349HB ความแข็งของ As-cast Ti-5Al-2.5Sn และ Ti-6AI-4V คือ 320HB และความแข็งของ Ti ที่ไม่บริสุทธิ์ที่มีช่องว่างต่ำ{{18} }อัล-4การหล่อแบบ V คือ 310HB

6. โมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึงของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมคือ 105 ~ 109GPa โมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึงของโลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่ในสถานะอบอ่อนคือ 110~120GPa โลหะผสมไททาเนียมที่แข็งตัวตามอายุจะมีโมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึงสูงกว่าเล็กน้อยในสถานะอบอ่อน และโมดูลัสยืดหยุ่นแบบอัดมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าโมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึง โมดูลัสยืดหยุ่นจำเพาะของโลหะผสมไทเทเนียมมีค่าเท่ากับของโลหะผสมอลูมิเนียม รองจากเบริลเลียม โมลิบดีนัม และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงบางชนิด

7. โมดูลัสแรงบิดหรือแรงเฉือนของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมคือ 46GPa และโมดูลัสแรงเฉือนของโลหะผสมไทเทเนียมคือ 43 ~ 51GPa เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมไทเทเนียม การเพิ่มปริมาณช่องว่างจะส่งผลเสียต่อความต้านทานแรงกระแทกและความเหนียวแตกหักของโลหะผสม ขึ้นอยู่กับชนิดและสถานะของโลหะผสมไทเทเนียม ค่าความต้านทานแรงกระแทกของรอยบากชาร์ปีของไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมที่เสียสภาพคือ 15~54J/ตารางเมตร และจะอยู่ที่ประมาณ 4~10J/ตารางเมตรในสถานะการหล่อ ความต้านทานแรงกระแทกของโลหะผสมไททาเนียมในสถานะอบอ่อนคือ 13~25.8J/ตารางเมตร และในสถานะแก่จะต่ำกว่าเล็กน้อย ความแรงของการกระแทก Charpy V-notch ของ Ti-5AI-2.5Sn ในสถานะการหล่อคือ 10J/ตารางเมตร และความแข็งแกร่งของ Ti-6AI-4V คือ 20~ 23จูล/ตรม. ยิ่งปริมาณออกซิเจนของโลหะผสมไทเทเนียมต่ำ ค่านี้ก็จะยิ่งสูงขึ้น

8. โลหะผสมไททาเนียมหลายชนิดมีความเหนียวต่อการแตกหักสูง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง โลหะผสมไททาเนียมมีความต้านทานต่อการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวได้ดี Ti-6AI-4V อบอ่อนเป็นวัสดุที่มีความเหนียวเป็นเลิศ เมื่อค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของรอยบาก Kt=25.4 มม. อัตราส่วนของความต้านทานแรงดึงแบบมีรอยบากต่อความต้านทานแรงดึงแบบไม่มีรอยบากจะมากกว่า 1

9. โลหะผสมไทเทเนียมสามารถรักษาคุณสมบัติบางอย่างที่อุณหภูมิสูงได้ โดยทั่วไปโลหะผสมไทเทเนียมทางอุตสาหกรรมสามารถรักษาคุณสมบัติไว้ได้ที่อุณหภูมิ 540 องศา แต่สามารถใช้ได้เพียงระยะเวลาสั้น ๆ เท่านั้น ช่วงอุณหภูมิที่เพียงพอเป็นเวลานานคือ 450~480 องศา โลหะผสมไทเทเนียมได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ที่อุณหภูมิ 600 องศา ในฐานะที่เป็นวัสดุขีปนาวุธ โลหะผสมไททาเนียมสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิ 540 องศาเป็นเวลานาน และที่อุณหภูมิ 760 องศาในช่วงเวลาสั้นๆ

10. โลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมยังคงสามารถรักษาคุณสมบัติทางกลดั้งเดิมไว้ได้ที่อุณหภูมิต่ำและต่ำมาก เมื่ออุณหภูมิลดลง ความแข็งแรงของไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ความเหนียวจะค่อยๆ แย่ลง โลหะผสมไททาเนียมที่ผ่านการอบอ่อนหลายชนิดยังมีความเหนียวและความทนทานต่อการแตกหักที่เพียงพอที่ -195.5 องศา Ti-5AI-2.5Sn ซึ่งมีองค์ประกอบโฆษณาคั่นระหว่างหน้าที่ต่ำมาก สามารถใช้ได้ที่ -252.7 องศา อัตราส่วนของค่าความต้านทานแรงดึงแบบมีรอยบากต่อค่าความต้านทานแรงดึงแบบไม่มีรอยบากอยู่ที่ 0.95~1.15 ที่ -25.7 องศา

ออกซิเจนเหลว ไฮโดรเจนเหลว และฟลูออรีนเหลว เป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญในขีปนาวุธและอุปกรณ์อวกาศ คุณสมบัติที่อุณหภูมิต่ำของวัสดุที่ใช้ทำภาชนะบรรจุก๊าซไครโอเจนิกและชิ้นส่วนโครงสร้างไครโอเจนิกมีความสำคัญมาก เมื่อโครงสร้างจุลภาคเท่ากันและมีองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า (ออกซิเจน ฮีเลียม ไฮโดรเจน ฯลฯ) ต่ำมาก ความเหนียวของโลหะผสมไทเทเนียมจะยังคงสูงกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ โลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่มีความเหนียวต่ำที่ -252.7 องศา ในขณะที่การยืดตัวของ Ti-6AI-4V สูงถึง 12 เปอร์เซ็นต์

เนื้อหาข้างต้นคัดลอกมาจาก Titanium House