1. الخواص الميكانيكية
التيتانيوم النقي تجاريا
قوة: تتميز بقوة شد منخفضة نسبيًا، والتي تزداد مع الدرجة. على سبيل المثال، تبلغ قوة الشد للصف الأول حوالي 240-370 ميجا باسكال، ويمكن أن تصل قوة الشد للصف الرابع إلى 480-620 ميجا باسكال. إنها مادة نموذجية معليونة عالية وقوة منخفضة.
ليونة والمتانة: يتميز باستطالة ممتازة (تصل إلى 20%-30%) وأداء التشكيل على البارد-، مما يتيح المعالجة السهلة إلى ألواح رفيعة وأنابيب ومكونات معقدة الشكل- بدون تشقق.
مقاومة التعب: قوة الكلال معتدلة، وهي عرضة لفشل الكلال في ظل الأحمال المتناوبة ذات الدورة العالية.
سبائك التيتانيوم
قوة: تتم إضافة عناصر صناعة السبائك مثل الألومنيوم (Al)، والفاناديوم (V)، والقصدير (Sn) لتحسين القوة بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، يمكن أن تتجاوز قوة الشد لسبائك Ti-6Al-4V الشائعة 860 ميجا باسكال، ويمكن أن تصل قوة الشد لسبائك التيتانيوم عالية القوة إلى 1200-1400 ميجا باسكال، مما يوضحقوة عالية ليونة معتدلة.
ليونة والمتانة: استطالة سبائك التيتانيوم بشكل عام أقل من استطالة التيتانيوم النقي تجاريًا (عادةً 10%-15%). بعض السبائك عالية القوة- تكون صلابتها منخفضة وتكون عرضة للكسر الهش عند درجات الحرارة المنخفضة.
مقاومة التعب والزحف: تتمتع سبائك التيتانيوم بقدرة ممتازة على التحمل ومقاومة الزحف، خاصة عند درجات الحرارة المتوسطة-إلى-المرتفعة. ويمكنها الحفاظ على الاستقرار الهيكلي لفترة طويلة تحت الأحمال المتناوبة والإجهاد الناتج عن درجات الحرارة العالية-، وهو ما يفوق بكثير التيتانيوم النقي تجاريًا.
2. مقاومة التآكل
التيتانيوم النقي تجاريا
لقدمقاومة عالمية رائعة للتآكل. يمكن أن يشكل سطحه طبقة كثيفة ذاتية الشفاء من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂)، والتي يمكنها مقاومة تآكل معظم الأحماض العضوية، والأحماض غير العضوية (باستثناء حمض الهيدروفلوريك المركز وحمض الكبريتيك المركز الساخن)، والقلويات، والمحاليل الملحية، والبيئات الجوية.
إنه يعمل بشكل جيد في البيئات القاسية المسببة للتآكل مثل مياه البحر، والوسائط التي تحتوي على الكلور-، وغاز الكلور الرطب، ويستخدم على نطاق واسع في مجالات الهندسة الكيميائية والبحرية.
سبائك التيتانيوم
مقاومة التآكل لسبائك التيتانيومتتعلق بنوع ومحتوى عناصر صناعة السبائك. على سبيل المثال، تتمتع سبائك التيتانيوم من النوع - (على سبيل المثال، Ti-5Al-2.5Sn) بمقاومة للتآكل قريبة من مقاومة التيتانيوم النقي تجاريًا، في حين أن سبائك التيتانيوم من النوع - أو + - (على سبيل المثال، Ti-6Al-4V) لديها مقاومة منخفضة للتآكل بشكل طفيف بسبب إضافة الفاناديوم وعناصر أخرى.
سبائك التيتانيوم ليست مناسبة للبيئات شديدة التآكل مثل أحماض الاختزال القوية والوسائط الغنية بأيونات الكلوريد-في درجات حرارة عالية، حيث أن عناصر صناعة السبائك قد تسبب تآكلًا موضعيًا أو تآكلًا بين الخلايا الحبيبية.
3. الاستقرار الحراري
التيتانيوم النقي تجاريا
وتكون درجة حرارة الخدمة على المدى الطويل-منخفضة نسبيًا، ولا تتجاوز عمومًا 315 درجة. عندما تتجاوز درجة الحرارة هذا الحد، يتسارع معدل الأكسدة، ويصبح فيلم الأكسيد السطحي فضفاضًا، ويفقد تأثيره الوقائي.
يتميز بأداء ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة-. بأخذ الدرجة 1 كمثال، يمكنها الحفاظ على صلابة جيدة عند -253 درجة بدون كسر هش، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات التبريد الشديد.
سبائك التيتانيوم
يتميز بثبات ممتاز في درجات الحرارة العالية-. على سبيل المثال، يمكن استخدام Ti-6Al-4V لفترة طويلة عند درجة حرارة 400-500 درجة، ويمكن لسبائك التيتانيوم المقاومة للحرارة (على سبيل المثال، Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo) تحمل درجات حرارة أعلى من 600 درجة.
يختلف أداء درجة الحرارة المنخفضة-بحسب نوع السبائك. -تتميز سبائك التيتانيوم من النوع -بصلابة جيدة عند درجة حرارة منخفضة-، في حين أن بعض السبائك من النوع -قد تواجه تدهورًا في المتانة عند درجات حرارة منخفضة للغاية-.
4. معالجة الأداء
التيتانيوم النقي تجاريا
العمل البارد: يتميز بأداء ممتاز للتشكيل على البارد- ويمكن معالجته من خلال الختم والثني والسحب دون التلدين المتوسط.
لحام: لديها قابلية لحام جيدة، والمفاصل الملحومة لديها قوة عالية ومقاومة للتآكل، مع عدم وجود متطلبات صارمة لعمليات اللحام.
القدرة على التصنيع: لها قابلية تصنيع معينة، ولكنها عرضة للالتصاق بالأداة أثناء المعالجة، مما يتطلب استخدام أدوات ذات صلابة عالية ومبرد.
سبائك التيتانيوم
العمل البارد: تتميز معظم سبائك التيتانيوم بأداء ضعيف للتشكيل على البارد- بسبب قوتها العالية وانخفاض ليونتها، وتحتاج إلى معالجة تلدين متوسطة لتقليل الصلابة وتحسين الليونة.
لحام: اللحام أصعب من اللحام بالتيتانيوم النقي تجاريا. تكون عناصر صناعة السبائك عرضة للأكسدة والفصل أثناء اللحام، مما يؤدي إلى انخفاض أداء المفاصل، لذلك يلزم اتخاذ تدابير وقائية صارمة (مثل التدريع بالأرجون).
القدرة على التصنيع: تتميز بقابلية تصنيع ضعيفة، ومقاومة عالية للقطع، وتآكل شديد للأدوات، مما يتطلب استخدام عمليات وأدوات قطع متخصصة.
