Titanlegeringar erbjuder flera fördelar, inklusive lätt, hög hållfasthet, korrosionsbeständighet, utmärkt lågtemperaturprestanda och hög kemisk reaktivitet. Dessutom har de god utmattningsbeständighet, sprickbeständighet, hög värmehållfasthet, biokompatibilitet, god värmeledningsförmåga och icke-magnetiska egenskaper. Olika kombinationer av titanlegeringar kan uppfylla olika applikationskrav, vilket leder till att de används i stor utsträckning inom flyg-, bil-, medicin-, kemiska och andra industrier.
Prestandafördelar med titanlegeringar:
Exceptionell styrka
Titanlegeringar har en densitet på cirka 4,5 g/cm3, vilket är endast 60 % av stål. Rent titan har en styrka som är jämförbar med vanligt stål, medan vissa höghållfasta titanlegeringar överträffar styrkan hos många legerade strukturella stålplåtar. Följaktligen uppvisar titanlegeringar hög specifik hållfasthet (styrka/densitetsförhållande), vilket gör dem idealiska för lätta delar med hög enhetshållfasthet, styvhet och hållbarhet. Dessa legeringar kan användas i motorkomponenter, skelett, skinn, fästelement och landningsställ.
Överlägsen termiskt motstånd
Titanlegeringar tål högre temperaturer än aluminiumlegeringar och bibehåller sin styrka även vid förhöjda temperaturer. Vissa titanlegeringar kan fungera under långa perioder vid temperaturer som sträcker sig från 450-500 grader och uppvisar hög specifik hållfasthet inom temperaturområdet 150 grader -500 grader. Däremot upplever aluminiumlegeringar en betydande minskning av specifik hållfasthet vid 150 grader. Med en maximal driftstemperatur på 500 grader överträffar titanlegeringar aluminiumlegeringar, som har en gräns på under 200 grader.
Utmärkt korrosionsbeständighet
Vid drift i fuktiga atmosfärer eller havsvattenmiljöer uppvisar titanlegeringar överlägsen korrosionsbeständighet jämfört med rostfritt stål. De uppvisar en anmärkningsvärd motståndskraft mot gropkorrosion, syrakorrosion och spänningskorrosion. Titanlegeringar uppvisar också utmärkt motståndskraft mot alkalier, klorider, klorerade organiska ämnen, salpetersyra och svavelsyra. De har emellertid begränsad motståndskraft mot reduktionsmedel, syre och kromsaltmedia.
Imponerande lågtemperaturprestanda
Titanlegeringar bibehåller mekaniska egenskaper vid extremt låga och ultralåga temperaturer. Vissa titanlegeringar, som TA7, uppvisar goda lågtemperaturprestanda och bibehåller en viss plasticitetsnivå vid -253 grad . Således är titanlegeringar avgörande konstruktionsmaterial för applikationer i lågtemperaturmiljöer.
Hög kemisk reaktivitet
Titan har betydande kemisk aktivitet och genomgår lätt kemiska reaktioner med element som syre, kväve, väte, kolmonoxid, koldioxid, vattenånga och ammoniakgas. Till exempel bildar titanlegeringar med en kolhalt som överstiger {{0}},2 % hård titankarbid (TiC). Vid högre temperaturer reagerar titan med kväve och bildar ett hårt ytskikt av titannitrid (TiN). Titan absorberar syre vid temperaturer över 600 grader och bildar ett härdande lager med hög hårdhet. Ökande vätehalt leder till bildandet av ett försprödningsskikt. De absorberade gaserna kan skapa ett hårt och sprött ytskikt med ett djup på 0,1-0,15 mm, vilket resulterar i ökad friktion, vidhäftning och slitage på kontaktytorna.
Låg värmeledningsförmåga och elasticitetsmodul
Titanlegeringar uppvisar lägre värmeledningsförmåga jämfört med nickel, järn och aluminium. Värmeledningsförmågan hos titanlegeringsprodukter är ungefär 1/4 av nickel, 1/5 av järn och 1/14 av aluminium. Dessutom är värmeledningsförmågan för olika titanlegeringar cirka 50 % lägre än den för rent titanlegeringar. Elasticitetsmodulen för titanlegeringar är ungefär hälften av stålets, vilket resulterar i lägre styvhet. Följaktligen är titanlegeringar känsliga för deformation och är inte lämpliga för att producera smala stavar eller tunnväggiga delar. Under skärprocesser uppvisar titanlegeringar högre ytåtergångsvolym jämfört med rostfritt stål, vilket leder till ökad friktion, vidhäftning och slitage på verktygsytan.
