Τα κράματα τιτανίου προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως ελαφρύ, υψηλή αντοχή, αντοχή στη διάβρωση, εξαιρετική απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία και υψηλή χημική αντιδραστικότητα. Επιπλέον, διαθέτουν καλή αντοχή στην κόπωση, αντοχή σε ρωγμές, υψηλή θερμική αντοχή, βιοσυμβατότητα, καλή θερμική αγωγιμότητα και μη μαγνητικές ιδιότητες. Διαφορετικοί συνδυασμοί κραμάτων τιτανίου μπορούν να ικανοποιήσουν διάφορες απαιτήσεις εφαρμογής, οδηγώντας στην ευρεία χρήση τους στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία, την ιατρική, τη χημική και άλλες βιομηχανίες.
Πλεονεκτήματα απόδοσης των κραμάτων τιτανίου:
Εξαιρετική Δύναμη
Τα κράματα τιτανίου έχουν πυκνότητα περίπου 4,5 g/cm3, που είναι μόνο το 60% του χάλυβα. Το καθαρό τιτάνιο έχει αντοχή συγκρίσιμη με τον συνηθισμένο χάλυβα, ενώ ορισμένα υψηλής αντοχής κράματα τιτανίου ξεπερνούν την αντοχή πολλών φύλλων δομικού χάλυβα από κράμα. Κατά συνέπεια, τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν υψηλή ειδική αντοχή (λόγος αντοχής/πυκνότητας), καθιστώντας τα ιδανικά για ελαφριά μέρη με υψηλή μονάδα αντοχής, ακαμψίας και ανθεκτικότητας. Αυτά τα κράματα βρίσκουν εφαρμογές σε εξαρτήματα κινητήρα, σκελετούς, δέρματα, συνδετήρες και εξοπλισμό προσγείωσης.
Ανώτερη θερμική αντίσταση
Τα κράματα τιτανίου μπορούν να αντέξουν υψηλότερες θερμοκρασίες από τα κράματα αλουμινίου, διατηρώντας την αντοχή τους ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Ορισμένα κράματα τιτανίου μπορούν να λειτουργήσουν για παρατεταμένες περιόδους σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 450-500 βαθμούς, παρουσιάζοντας υψηλή ειδική αντοχή εντός του εύρους θερμοκρασίας των 150 βαθμών -500 βαθμών. Αντίθετα, τα κράματα αλουμινίου παρουσιάζουν σημαντική μείωση της ειδικής αντοχής στους 150 βαθμούς. Με μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας 500 βαθμούς, τα κράματα τιτανίου υπερτερούν των κραμάτων αλουμινίου, τα οποία έχουν όριο κάτω από 200 βαθμούς.
Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση
Όταν λειτουργούν σε υγρές ατμόσφαιρες ή περιβάλλοντα θαλασσινού νερού, τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν ανώτερη αντοχή στη διάβρωση σε σύγκριση με τον ανοξείδωτο χάλυβα. Επιδεικνύουν αξιοσημείωτη αντοχή στη διάβρωση με κοιλότητες, στην όξινη διάβρωση και στη διάβρωση λόγω καταπόνησης. Τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν επίσης εξαιρετική αντοχή σε αλκάλια, χλωρίδια, χλωριωμένες οργανικές ουσίες, νιτρικό οξύ και θειικό οξύ. Ωστόσο, έχουν περιορισμένη αντοχή σε αναγωγικούς παράγοντες, οξυγόνο και μέσα άλατος χρωμίου.
Εντυπωσιακή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες
Τα κράματα τιτανίου διατηρούν τα μηχανικά χαρακτηριστικά σε εξαιρετικά χαμηλές και εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Ορισμένα κράματα τιτανίου, όπως το TA7, παρουσιάζουν καλή απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία και διατηρούν ένα ορισμένο επίπεδο πλαστικότητας σε -253 βαθμό . Έτσι, τα κράματα τιτανίου είναι ζωτικής σημασίας δομικά υλικά για εφαρμογές σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας.
Υψηλή χημική αντιδραστικότητα
Το τιτάνιο έχει σημαντική χημική δραστηριότητα, υφίσταται εύκολα χημικές αντιδράσεις με στοιχεία όπως οξυγόνο, άζωτο, υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμοί και αέρια αμμωνία. Για παράδειγμα, τα κράματα τιτανίου με περιεκτικότητα σε άνθρακα που υπερβαίνει το {{0}},2% σχηματίζουν σκληρό καρβίδιο τιτανίου (TiC). Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, το τιτάνιο αντιδρά με το άζωτο για να σχηματίσει ένα σκληρό επιφανειακό στρώμα νιτριδίου του τιτανίου (TiN). Το τιτάνιο απορροφά οξυγόνο σε θερμοκρασίες άνω των 600 βαθμών, σχηματίζοντας ένα σκληρυντικό στρώμα με υψηλή σκληρότητα. Η αυξανόμενη περιεκτικότητα σε υδρογόνο οδηγεί στο σχηματισμό ενός στρώματος ευθραυστότητας. Τα απορροφούμενα αέρια μπορούν να δημιουργήσουν ένα σκληρό και εύθραυστο επιφανειακό στρώμα με βάθος 0.1-0.15 mm, με αποτέλεσμα αυξημένη τριβή, πρόσφυση και φθορά στις επιφάνειες που έρχονται σε επαφή.
Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και μέτρο ελαστικότητας
Τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με το νικέλιο, το σίδηρο και το αλουμίνιο. Η θερμική αγωγιμότητα των προϊόντων από κράμα τιτανίου είναι περίπου το 1/4 του νικελίου, το 1/5 του σιδήρου και το 1/14 του αλουμινίου. Επιπλέον, η θερμική αγωγιμότητα διαφόρων κραμάτων τιτανίου είναι περίπου 50% χαμηλότερη από αυτή του καθαρού τιτανίου. Το μέτρο ελαστικότητας των κραμάτων τιτανίου είναι περίπου το μισό από αυτό του χάλυβα, με αποτέλεσμα χαμηλότερη ακαμψία. Κατά συνέπεια, τα κράματα τιτανίου είναι ευαίσθητα σε παραμόρφωση και δεν είναι κατάλληλα για την παραγωγή λεπτών ράβδων ή εξαρτημάτων με λεπτά τοιχώματα. Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών κοπής, τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν μεγαλύτερο όγκο επιφανειακής ανάκαμψης σε σύγκριση με τον ανοξείδωτο χάλυβα, οδηγώντας σε αυξημένη τριβή, πρόσφυση και φθορά στην επιφάνεια του εργαλείου.
