Μηχανικές ιδιότητες του τιτανίου: Ένα σκληρό αντίγραφο από 280 MPa σε 1500 MPa

Σήμερα μιλάμε για ένα πιο δύσκολο-θέμα: τις μηχανικές ιδιότητες του τιτανίου. Με απλούς όρους, είναι οι διάφοροι δείκτες που δείχνει το τιτάνιο όταν είναι πιεσμένο-μπορεί να τραβηχτεί; Μπορεί να συνθλίψει; Ανθεκτικό στους κραδασμούς; Πόσο μπορεί να διαρκέσει αν υπάρχει ρωγμή; Θα είναι σε υψηλή θερμοκρασία; Θα γίνει εύθραυστο σε χαμηλή θερμοκρασία;

Αυτά τα στοιχεία δεν είναι απλώς εκθέσεις δοκιμών στο εργαστήριο, αλλά καθορίζουν άμεσα εάν το τιτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εξοπλισμού προσγείωσης αεροσκαφών, κρυογονική δεξαμενή αποθήκευσης πυραύλων και μπορεί να αντέξει τους 600 βαθμούς Κελσίου στον κινητήρα.

1. Αντοχή σε εφελκυσμό: από καθαρό τιτάνιο 280MPa σε κράμα τιτανίου 1500MPa

Η αντοχή εφελκυσμού του καθαρού τιτανίου είναι 265 ~ 353 MPa, η οποία είναι παρόμοια με αυτή του συνηθισμένου κράματος αλουμινίου. Αλλά μόλις προστεθούν στοιχεία κράματος όπως το αλουμίνιο, το βανάδιο, το μολυβδαίνιο και ο κασσίτερος, η δύναμη αυξάνεται στα ύψη. Η αντοχή εφελκυσμού των γενικών κραμάτων τιτανίου είναι 686-1176 MPa, ενώ αυτή των κραμάτων τιτανίου τύπου που ενισχύονται με διάλυμα και γήρανση μπορεί να φτάσει τα 1760 MPa επί του παρόντος.

Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την πλάκα (GB/T 3621): η αντοχή εφελκυσμού του βιομηχανικού καθαρού τιτανίου TA0 είναι 280-420 MPa, το TA1 είναι 370-530 MPa, το TA2 είναι 440-620 MPa και το TA3 είναι 540-720 MPa. Μετά την προσθήκη στοιχείων κράματος, το TA5 (Ti-4Al-0.005B) έφτασε τα 685MPa, το TA7 (Ti-5Al-2.5 Sn) έφτασε τα 735-930MPa και το πιο κλασικό φύλλο TC4 (Ti-6Al-4V) ανοπτήθηκε στα 895MPa.

Η ισχύς του κράματος μπορεί να φανεί καλύτερα από τα δεδομένα του προτύπου ράβδων (GB/T 2965-1996): η αντοχή εφελκυσμού του TB2 (Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al) στην κατάσταση σβέσης και γήρανσης είναι τόσο υψηλή όσο 1370 MPa και η καθορισμένη υπολειμματική τάση επιμήκυνσης είναι 1. Η αντοχή εφελκυσμού της ράβδου TC11 είναι 1030MPa και η TC12 φτάνει τα 1150MPa.

Η υψηλή αντοχή δεν είναι η μόνη επιδίωξη, η ειδική αντοχή (αντοχή διαιρούμενη με την πυκνότητα) είναι το δολοφονικό χαρακτηριστικό του τιτανίου. Η ειδική αντοχή του κράματος τιτανίου είναι πολύ καλύτερη από εκείνη του χάλυβα και του κράματος αλουμινίου-αυτός είναι επίσης ο θεμελιώδης λόγος για την επιλογή του τιτανίου. Λαμβάνοντας για παράδειγμα το TC4, η πυκνότητα είναι 4,43 g/cm ³, η αντίσταση εφελκυσμού ανόπτησης είναι περίπου 900 MPa και η ειδική αντοχή είναι περίπου 203 MPa m ³/kg, ενώ η ειδική αντοχή του χάλυβα υψηλής- αντοχής είναι περίπου 50 και του κράματος αλουμινίου είναι περίπου 150.

Η έρευνα το 2025 συνεχίζει να ανανεώνει το ανώτατο όριο αντοχής των κραμάτων τιτανίου. Σύμφωνα με μια έκθεση του 2025 από το "Journal of Sichuan University", η μέση αντοχή διαρροής του κράματος τιτανίου TC11 που κατασκευάζεται πρόσθετα από θρυαλλίδα λέιζερ σε κατάσταση εναπόθεσης είναι 1415 MPa και η αντοχή εφελκυσμού είναι 1527 MPa. Αν και ο ρυθμός επιμήκυνσης είναι μόνο 6,95%, η αντοχή έχει υπερβεί κατά πολύ τη σφυρηλατημένη τυπική τιμή.

2. Έδραση συμπίεσης, διάτμησης και πίεσης: "all-round load bearing" από τιτάνιο

Οι μηχανικές ιδιότητες του τιτανίου έχουν ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό: συμπεριφέρεται πολύ ομοιόμορφα υπό διαφορετικές δυνάμεις.

Αντοχή σε θλίψη: Η θλιπτική αντοχή τουτιτανίου και κραμάτων τιτανίουδεν είναι μικρότερη από την αντοχή του σε εφελκυσμό. Η αντοχή διαρροής σε θλίψη και η αντοχή εφελκυσμού του βιομηχανικού καθαρού τιτανίου είναι περίπου ίσες. Η αντοχή σε θλίψη των TC4 και TA7 είναι ακόμη ελαφρώς υψηλότερη από την αντοχή εφελκυσμού. Αυτό σημαίνει ότι τα εξαρτήματα από τιτάνιο είναι εξίσου αξιόπιστα υπό συνθήκες πίεσης και είναι κατάλληλα για τη στήριξη κολώνων, περιβλημάτων ρουλεμάν και κολώνες απορρόφησης του συστήματος προσγείωσης. Αντοχή διάτμησης: γενικά 60% ~ 70% της αντοχής σε εφελκυσμό. Για TC4, περίπου 540 ~ 630 MPa. Ο συντελεστής διάτμησης του κράματος τιτανίου είναι 43 ~ 51 GPa, και αυτός του βιομηχανικού καθαρού τιτανίου είναι 46 GPa. Τα μπουλόνια, τα πριτσίνια και οι αρμοί μετάδοσης είναι κυρίως διάτμησης και αυτή η παράμετρος είναι η βασική βάση για το σχεδιασμό.

Αντοχή διαρροής υπό πίεση: Η αντοχή διαρροής υπό πίεση φύλλων τιτανίου και κράματος τιτανίου μπορεί να φτάσει το 1,2 ~ 2,0 φορές της αντοχής σε εφελκυσμό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε κατάσταση θλιπτικής τάσης, το υλικό υπόκειται σε πλευρικούς περιορισμούς και δεν είναι εύκολο να εμφανιστεί πλαστική αστάθεια. Για τις συνδέσεις πριτσίνωσης και στερέωσης του δέρματος αεροσκαφών, αυτό σημαίνει ότι οι πλάκες από κράμα τιτανίου μπορούν να αντέξουν πολύ μεγαλύτερες τοπικές θλιπτικές τάσεις από ό,τι όταν είναι απλά εφελκυσμένες.

3. Δύναμη αντοχής και κόπωση: το τεστ του μακροχρόνιου στρες

Η στατική ισχύς απαντά μόνο στο "αν μπορεί να αφαιρεθεί", και η πρακτική της μηχανικής ενδιαφέρεται περισσότερο για το "πόσο καιρό μπορεί να χρησιμοποιηθεί".

Αντοχή αντοχής: Σε κανονική ατμόσφαιρα, η αντοχή του τιτανίου και των κραμάτων τιτανίου μετά την επεξεργασία και την ανόπτηση είναι περίπου 0,5 ~ 0,65 φορές της αντοχής σε εφελκυσμό. Ο πίνακας απόδοσης υψηλής θερμοκρασίας δείχνει ότι η αντοχή εφελκυσμού της ράβδου TC4 στους 400 βαθμούς είναι 620 MPa και η αντοχή αντοχής 100 ωρών είναι 570 MPa. Το TC6 έχει αντίσταση εφελκυσμού 735MPa και ανθεκτική διάρκεια 665MPa στους 400 βαθμούς. Η θερμοκρασία είναι ο μεγαλύτερος δολοφόνος της αντοχής-η δύναμη αντοχής του TC4 πέφτει κατακόρυφα στα 195 MPa στους 500 βαθμούς .

Αντοχή σε κόπωση: Η αντοχή σε κόπωση του ανοπτημένου TC4 είναι περίπου 0,2 φορές της αντοχής σε εφελκυσμό, δηλαδή περίπου 180 MPa, όταν η δοκιμή κόπωσης εκτελείται 10 φορές σε κατάσταση οδοντωτής οδού (K=3.9). Αυτός ο αριθμός μπορεί να μην φαίνεται υψηλός, αλλά είναι κρίσιμος για τον σχεδιασμό εξαρτημάτων (πτερύγια κινητήρα, εξοπλισμό προσγείωσης, πλαίσια ατράκτου) που αντέχουν εναλλασσόμενα φορτία.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα κράματα τιτανίου έχουν καλή απόδοση εγκοπής. Το TC4 σε ανόπτηση είναι ένα είδος υλικού με εξαιρετική σκληρότητα. Όταν ο συντελεστής συγκέντρωσης εγκοπής K=25.4 mm, ο λόγος της αντοχής σε οδοντωτή αντοχή σε εφελκυσμό με μη{4}}αντίσταση εφελκυσμού είναι μεγαλύτερος από 1. Αυτό σημαίνει ότι όταν υπάρχει συγκέντρωση τάσης, το TC4 εμφανίζει υψηλότερη αντοχή εφελκυσμού από τα λεία δοκίμια, υποδεικνύοντας ότι δεν είναι καλό στις εγκοπές και έχει ισχυρή ικανότητα να αντιστέκεται στη ρωγμή.

Σύμφωνα με την έρευνα του 2026 του "Journal of Welding", η υψηλή αντοχή σε κόπωση κύκλου της άρθρωσης TC4 πάχους 30 mm που συγκολλάται με δέσμη ηλεκτρονίων κενού μπορεί να φτάσει περισσότερο από το 90% του βασικού μετάλλου, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για μεγάλες ενσωματωμένες δομές από κράμα τιτανίου (όπως το βαθύ υποβρύχιο επανδρωμένο σκελετό καμπίνας).

4. Σκληρότητα: το καθαρό τιτάνιο είναι πολύ μαλακό, το κράμα τιτανίου είναι πολύ σκληρό

Η σκληρότητα είναι ένας δείκτης της ικανότητας του υλικού να αντιστέκεται στην τοπική εσοχή και φθορά, και το τιτάνιο έχει μεγάλο άνοιγμα σε αυτή τη διάσταση.

Η σκληρότητα του επεξεργασμένου βιομηχανικού καθαρού τιτανίου βαθμού καθαρότητας είναι συνήθως μικρότερη από 120 HB (σκληρότητα Brinell) και αυτή του άλλου βιομηχανικού καθαρού επεξεργασμένου τιτανίου είναι 200 ​​~ 295 HB. Η σκληρότητα των χυτών καθαρού τιτανίου είναι 200 ​​~ 220 HB.

Η σκληρότητα του κράματος τιτανίου υπό ανόπτηση είναι 32 ~ 38 HRC (κλίμακα Rockwell C), που ισοδυναμεί με 298 ~ 349 HB. Η σκληρότητα των χυτών TA7 και TC4 ως-είναι περίπου 320 HB και αυτή των χυτών TC4 με πρόσμειξη χαμηλού διακένου είναι περίπου 310 HB.

Διαφορετικές διαδικασίες έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη σκληρότητα. Σύμφωνα με την έρευνα του 2026 του "Journal of Materials Heat Treatment", η σκληρότητα της κατάστασης εναπόθεσης TC4 με τήξη σκόνης με λέιζερ (LPBF) μπορεί να φτάσει τα 379-417HV (σκληρότητα Vickers) και θα πέσει στα 318-334HV μετά από θερμική επεξεργασία στους 90 βαθμούς στους 90 βαθμούς και στους 80 Περαιτέρω, αλλά η αντοχή στη θραύση αυξάνεται από 42,5 MPa · m1/² σε 83,9 MPa · m1/² - η αντιστάθμιση σκληρότητας και σκληρότητας είναι ιδιαίτερα εμφανής στην κατασκευή προσθέτων.

5. Μέτρο ελαστικότητας: η ακαμψία είναι μόνο 55% αυτής του σιδήρου, αλλά είναι καλύτερο από το μέτρο ελαστικότητας

Ο συντελεστής ελαστικότητας του βιομηχανικού καθαρού τιτανίου είναι 105 ~ 109 GPa, και αυτός των περισσότερων ανοπτημένων κραμάτων τιτανίου είναι 110 ~ 120 GPa. Το κράμα τιτανίου που έχει σκληρυνθεί με ηλικία-έχει ελαφρώς υψηλότερο συντελεστή ελαστικότητας από το κράμα ανόπτησης τιτανίου και ο συντελεστής ελαστικότητας συμπίεσης είναι ίσος ή μεγαλύτερος από το μέτρο ελαστικότητας εφελκυσμού.

Αυτή η ακαμψία είναι περίπου 55% του σιδήρου και 50% έως 55% του χάλυβα. Αν και πολύ υψηλότερα από το αλουμίνιο και τα κράματα αλουμινίου, τα κράματα τιτανίου δεν κυριαρχούν σε περιπτώσεις που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή ακαμψία (άξονες εργαλειομηχανών ακριβείας, ρουλεμάν). Ωστόσο, ο ειδικός συντελεστής ελαστικότητας (Ε/ρ) των κραμάτων τιτανίου είναι συγκρίσιμος με εκείνον των κραμάτων αλουμινίου, δεύτερος μόνο μετά το βηρύλλιο, το μολυβδαίνιο και ορισμένα υπερκράματα-λαμβάνοντας υπόψη ότι η πυκνότητα του τιτανίου είναι μόνο 57% αυτής του χάλυβα, η ακαμψία των συστατικών τιτανίου δεν είναι κακή.

Στη μηχανική, η έλλειψη ακαμψίας του τιτανίου αντισταθμίζεται από το μέγεθος της διατομής-και τον βελτιστοποιημένο δομικό σχεδιασμό. Στο πεδίο, τα κράματα τιτανίου συνήθως απαιτούν το 10% έως το 20% του πάχους-διατομής κατά την αντικατάσταση του χάλυβα, αλλά το συνολικό βάρος μπορεί ακόμα να μειωθεί κατά περισσότερο από 30%.

6. Ανθεκτικότητα κρούσης και αντοχή σε θραύση: η τελευταία γραμμή άμυνας κατά της θραύσης

Ο πιο άμεσος τρόπος για τη βελτίωση της αντοχής των κραμάτων τιτανίου είναι η περιεκτικότητα σε ενδιάμεσα στοιχεία (οξυγόνο, άζωτο, άνθρακας), αλλά αυτό θα βλάψει σοβαρά την ιδιότητα πρόσκρουσης και την αντοχή στη θραύση. Η ισορροπία δύναμης και σκληρότητας είναι μια αιώνια πρόταση στο σχεδιασμό από κράμα τιτανίου.

Σύμφωνα με έγκυρα δεδομένα, η αντοχή κρουστικής εγκοπής Xia του καθαρού τιτανίου στη βιομηχανία επεξεργασίας είναι 15-54J/cm² και αυτή του χυτού καθαρού τιτανίου είναι 4-10J/cm². Η αντοχή κρούσης του ανοπτημένου κράματος τιτανίου είναι 13 ~ 25,8 J/cm ² και η κατάσταση γήρανσης είναι ελαφρώς χαμηλότερη. Ο αντίκτυπος του χυτού TA7 και του TC4 είναι 10J/cm² και 20 ~ 23J/cm², αντίστοιχα. Όσο χαμηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή πρόσκρουσης - αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα κράματα τιτανίου ποιότητας είναι εξαιρετικά σκληρά για την περιεκτικότητα των ενδιάμεσων στοιχείων.

Η ανθεκτικότητα στη θραύση είναι ένα εξαιρετικό πλεονέκτημακράματα τιτανίου. Πολλά κράματα τιτανίου έχουν υψηλή αντοχή στη θραύση ή καλή αντοχή στην ανάπτυξη ρωγμών. Η αντοχή σε θραύση KIC του ανοπτημένου TC4 μπορεί να φτάσει τα 67,7 ~ 87,0 MPa · m1/² (σύμφωνα με την έρευνα της διαδικασίας σφυρηλάτησης του 2026 του "Υλικά και Εφαρμογές"). Σύμφωνα με την έρευνα της LPBF TC4 στο «Συγκόλληση» το 2026, η αντοχή στη θραύση μπορεί να φτάσει τα 80,3-83,9 MPa · m1/² μετά από θερμή ισοστατική πίεση στους 940 βαθμούς, η οποία απαιτείται πλήρως για το σέρβις των εξαρτημάτων.

Συγκριτικά, η ανθεκτικότητα στη θραύση των χάλυβων υψηλής- αντοχής με το ίδιο επίπεδο αντοχής είναι συνήθως 50-80 MPa · m1/² και τα κράματα τιτανίου τείνουν να αποδίδουν καλύτερα με την ίδια αντοχή, γι' αυτό τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως στα αεροσκάφη με την έννοια του σχεδιασμού ανοχής ζημιάς. Ένας από τους λόγους για τη βασική δομή.

7. Απόδοση υψηλής θερμοκρασίας: 450 βαθμοί είναι το «ταβάνι» του συμβατικού τιτανίου

Το χαρτί δίνει ένα σαφές όριο θερμοκρασίας: τα γενικά βιομηχανικά κράματα τιτανίου μπορούν να έχουν χρήσιμες ιδιότητες στους 540 βαθμούς, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για μικρό χρονικό διάστημα. Το εύρος θερμοκρασίας σέρβις είναι 450 ~ 480 μοίρες. Τα κράματα τιτανίου για πυραύλους μπορούν να χρησιμοποιηθούν στις 540 μοίρες και για μικρό χρονικό διάστημα στις 760 μοίρες. Εκείνη την εποχή είχαν αναπτυχθεί κράματα τιτανίου για χρήση 600 μοιρών.

Η αντίσταση εφελκυσμού του TA7 είναι 440MPa και η αντοχή είναι 195MPa στους 500 βαθμούς. Το TC3/TC4 έχει αντίσταση εφελκυσμού 440MPa και ανθεκτική διάρκεια 195MPa στους 500 βαθμούς. Το TC6 έχει αντίσταση εφελκυσμού 735 MPa και ανθεκτικότητα 665 MPa στους 400 βαθμούς. Το TC11 έχει αντίσταση εφελκυσμού 685MPa και ανθεκτικότητα 590MPa στους 500 βαθμούς. Το TC9 έχει αντίσταση εφελκυσμού 785MPa και ανθεκτικότητα 590MPa στους 500 βαθμούς. Σήμερα, τα κράματα τιτανίου σε υψηλές{23}θερμοκρασίες έχουν κάνει μεγάλα βήματα. Σύμφωνα με δημόσιες πληροφορίες του κλάδου, το Ti60 (Ti-5. 8Al-4.8 Sn-2.0 Zr-1.0 Mo-0.35Si-0.85 Nd) που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από τη χώρα μου έχει θερμοκρασία λειτουργίας 600 μοιρών και αντοχή εφελκυσμού 500 μοιρών μεγαλύτερη από 735 MP ή ίση με; Η θερμοκρασία λειτουργίας του Ti65 μπορεί να φτάσει τους 650 βαθμούς και έχει χρησιμοποιηθεί στο δίσκο συμπιεστή υψηλής πίεσης και στο ενσωματωμένο blisk της νέας γενιάς κινητήρων. Το 2025, η αντοχή σε εφελκυσμό του Ti180 (Ti-6Al-3Sn-4Zr-2Mo-0,5 Si) σε κατάσταση γήρανσης διαλύματος θα φτάσει τα 1100-1250 MPa, ο ρυθμός αντοχής υψηλής θερμοκρασίας στους 550 βαθμούς θα είναι μεγαλύτερος ή ίσος με 70%, και το όριο κόπωσης θα αυξηθεί κατά 5%-30% σε σύγκριση με 1.

Η διαμεταλλική ένωση TiAl αντιπροσωπεύει μια κατεύθυνση υψηλότερης θερμοκρασίας: το Ti-48Al-2Cr-2Nb έχει πυκνότητα μόνο 3,9 g/cm ³ και αντίσταση θερμοκρασίας 750-900 μοίρες. Έχει χρησιμοποιηθεί στα πτερύγια τουρμπίνας χαμηλής πίεσης των κινητήρων GEGEnx και CFM LEAP για την αντικατάσταση των κραμάτων με βάση το νικέλιο Μείωση βάρους κατά 50%.

8. Απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία: Το τιτάνιο είναι ακόμα σκληρό στους -253 βαθμούς

Μία από τις πιο υποτιμημένες δυνατότητες του τιτανίου είναι η απόδοσή του σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Με τη θερμοκρασία, το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου γίνονται ισχυρότερα και λιγότερο όλκιμα-όπως συμβαίνει με τα περισσότερα μέταλλα. Ωστόσο, το τιτάνιο είναι μοναδικό στο ότι πολλά κράματα ανόπτησης τιτανίου εξακολουθούν να έχουν επαρκή ολκιμότητα και σκληρότητα θραύσης στους-195,5 βαθμούς (θερμοκρασία υγρού αζώτου). Το TA7 (Ti-5Al-2,5 Sn ELI) με χαμηλή περιεκτικότητα σε διάμεσο στοιχείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο -252,7. d egree. C. (θερμοκρασία υγρού υδρογόνου), και ο λόγος της αντοχής σε εφελκυσμό με εγκοπή προς την αντοχή εφελκυσμού χωρίς εγκοπή είναι 0,95-1,15 σε αυτή τη θερμοκρασία.

Η επιμήκυνση του TC4 μπορεί ακόμα να φτάσει το 12% στις-252,7 μοίρες . Σύμφωνα με την ανασκόπηση του 2026 "China Materials Progress" για χαμηλή-επισκόπηση κράματος τιτανίου σε θερμοκρασία, η ισοαξονική δομή TC4 έχει αντοχή διαρροής περίπου 1500 MPa και επιμήκυνση περίπου 18% στους-253 βαθμούς . Η αντοχή εφελκυσμού του TC4 ήταν 1544,5 MPa σε-253 μοίρες και η επιμήκυνση ήταν 5,85%. Το κράμα τιτανίου χαμηλής-θερμοκρασίας CT20 (σύστημα Ti-Al-Zr-Mo) που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από τη χώρα μου έχει επεκτείνει τη θερμοκρασία λειτουργίας του στο εύρος θερμοκρασίας υγρού υδρογόνου (-253 βαθμοί ) και έχει καλή απόδοση και δυνατότητα επεξεργασίας σε χαμηλή θερμοκρασία.

Αυτό σημαίνει πολλά για την αεροπορική βιομηχανία. Το υγρό οξυγόνο (-183 βαθμοί), το υγρό υδρογόνο (-253 βαθμοί ) και το υγρό φθόριο είναι τα προωθητικά πυρήνα των πυραύλων και των διαστημικών συσκευών και τα κρυογονικά υλικά δεξαμενών δεν μπορούν να είναι εύθραυστα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Ο χάλυβας θα υποστεί μια όλκιμο-εύθραυστη μετάβαση στους-253 βαθμούς , τα κράματα αλουμινίου θα έχουν ανεπαρκή αντοχή, ενώ τα κράματα τιτανίου -ειδικά TC4 ELI και TA7 ELI- θα παραμείνουν όλκιμα σε θερμοκρασίες υγρού υδρογόνου. Σύμφωνα με εκθέσεις της βιομηχανίας το 2026, το κάτω μέρος του ενσωματωμένου περιστρεφόμενου κουτιού από κράμα τιτανίου διαμέτρου 3,8 μέτρων στην Κίνα έχει κατασκευαστεί και η τρισδιάστατη εκτυπωμένη δεξαμενή τιτανίου της UNIST στη Νότια Κορέα έχει περάσει την επαλήθευση των -253 μοιρών 0,8 MPa. Το τιτάνιο γίνεται υποψήφιο υλικό για κρυογονικές δεξαμενές νέας γενιάς βαρέων οχημάτων εκτόξευσης.

Σε θερμοκρασία υγρού αζώτου 196 βαθμών, η αντοχή του TC4 ELI αυξάνεται από 848 MPa σε 1319 MPa σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ η επιμήκυνση εξακολουθεί να είναι 24,9%-η αντοχή και η πλαστικότητα βελτιώνονται ταυτόχρονα. Αυτή η ανώμαλη συμπεριφορά οφείλεται στο φαινόμενο σύζευξης των διδύμων παραμόρφωσης και στην ολίσθηση πολλαπλών συστημάτων σε χαμηλή θερμοκρασία.

Σύναψη

Οι μηχανικές ιδιότητες του τιτανίου παρουσιάζουν μια πλούσια εικόνα: το καθαρό τιτάνιο είναι μαλακό και σκληρό, τα κράματα τιτανίου είναι ισχυρά και σκληρά. Σε υψηλή θερμοκρασία, αλλά θα παραμείνει στους 600 βαθμούς και σε χαμηλή θερμοκρασία, θα γίνει ισχυρότερο και θα εξακολουθήσει να εκτείνεται. Ο συντελεστής ελαστικότητας δεν είναι υψηλός, αλλά ο ειδικός συντελεστής ελαστικότητας είναι εξαιρετικός, το εύρος σκληρότητας είναι μεγάλο αλλά η αντοχή στη θραύση είναι εξαιρετική.

Κατανοώντας αυτά τα στοιχεία, μπορείτε να καταλάβετε γιατί το C919 χρησιμοποιεί κράμα τιτανίου 9,3%, γιατί η καμπίνα του Struggle ball επιλέγει το TC4 ELI, γιατί η δεξαμενή πυραύλων αρχίζει να αντικαθιστά το ατσάλι και το αλουμίνιο με τιτάνιο και γιατί τα πτερύγια του κινητήρα χρειάζονται νέο κράμα τιτανίου υψηλής- θερμοκρασίας.

Το τιτάνιο δεν είναι το πιο σκληρό μέταλλο, δεν είναι το ισχυρότερο μέταλλο και δεν είναι το πιο ανθεκτικό μέταλλο-της θερμοκρασίας. Αλλά σε συνδυασμό με το "ελαφρύ, ισχυρό, σκληρό,-ανθεκτικό στη θερμοκρασία,-ανθεκτικό στη διάβρωση-ελεύθερο και μαγνητικό-", η μηχανική του κάρτα αναφοράς δεν έχει ανταγωνιστές μέχρι στιγμής.