Welche Eigenschaften und Verarbeitungsmerkmale weisen Titanlegierungen auf?

Titanlegierungen vereinen eine geringe Dichte mit hoher Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Quelle gibt Zugfestigkeitswerte von 686 bis 1.176 MPa bei einer Dichte, die in etwa der von 60%-Stahl entspricht, und einer Härte von HRC 32 bis 38 an.

Mechanische und thermische Eigenschaften

In der Quelle wird ein Elastizitätsmodul von 1,078 × 10 angegeben³ bis 1,176 × 10³ MPa. [ZU ÜBERPRÜFEN: Dieser Wert erscheint für Titanlegierungen ungewöhnlich niedrig und wurde aus der chinesischen Quelle übernommen.] Einige Titanlegierungen behalten bei 550 bis 600 °C ihre Gebrauchstauglichkeit bei, während andere bereits bei Temperaturen von bis zu -253 °C ihre Zähigkeit bewahren. Unterhalb von etwa 550 °C sorgt ein stabiler Oberflächenfilm für eine gute Beständigkeit gegenüber vielen korrosiven Medien.

Bearbeitungseigenschaften

Titan weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, sodass sich die Schnittwärme in der Nähe der Werkzeugkante konzentriert. Zudem hat es eine starke chemische Affinität zu Werkzeugwerkstoffen und einen niedrigen Elastizitätsmodul, was zum Rückfederungseffekt und zu Schwingungen führt. Häufig kommen Werkzeuge aus Wolframkarbid der WC-Co-Familie zum Einsatz. Stabile Aufspannungen, scharfe Werkzeuge, geeignete Span- und Freiwinkel, kontrollierte Vorschübe und reichlich Kühlmittel tragen dazu bei, Temperatur, Anhaftung und Rattern zu reduzieren.

Schleifeigenschaften

Beim Schleifen können lokal hohe Temperaturen entstehen, die Schleifscheibe stark beansprucht werden und Oberflächenbeschädigungen auftreten. Verwenden Sie ein geeignetes Schleifmittel und eine geeignete Bindung, halten Sie die Schleifscheibe scharf, sorgen Sie für eine wirksame Kühlung und vermeiden Sie übermäßigen Druck. An Stellen, an denen die Ermüdungsfestigkeit entscheidend ist, sollte die Oberflächenintegrität überprüft werden.

Extrusionsmerkmale

Das Titanextrudieren erfordert hohe Temperaturen und hohen Druck. Temperatur, Extrusionsgeschwindigkeit, Matrizenauslegung, Schutzmaßnahmen und Schmierung müssen aufeinander abgestimmt sein. Ein kontrollierter Temperaturgradient kann den Metallfluss verbessern, während eine unzureichende Schmierung oder ein ungeeigneter Temperaturzyklus zu vermehrten Oberflächenfehlern und einer erhöhten Werkzeugbelastung führt.

Schmiedeigenschaften

Die Quelle gibt einen Schmiedebereich von etwa 1.000 bis 1.200 °C sowie eine Verformung von 70% zu 80% an. Bei der Wahl der Temperatur müssen die Alpha-, Beta- und Zweiphasenbereiche berücksichtigt werden, da die Phasenzusammensetzung den Fließverhalten und die endgültige Mikrostruktur bestimmt. Sauerstoff, Stickstoff und andere Interstitialelemente müssen begrenzt werden, um eine Versprödung zu vermeiden.

Gießeigenschaften

Geschmolzenes Titan reagiert heftig mit Stickstoff, Sauerstoff und vielen feuerfesten Werkstoffen. Das Gießen erfordert daher ein Vakuum- oder geschützes Schmelzverfahren, geeignete Gussformen und eine sorgfältige Kontaminationskontrolle. Ti-6Al-4V und Ti-5Al-2,5Sn sind repräsentative gießbare Legierungen, die in der Quelle genannt werden. Die endgültige Wahl des Verfahrens sollte die geforderte Form, die Eigenschaften, die Oberflächenbeschaffenheit, das Produktionsvolumen und die zulässige Nachbearbeitung berücksichtigen.