티타늄 합금의 물성과 가공 특성은 무엇인가요?

티타늄 합금은 낮은 밀도와 높은 강도, 내열성, 내식성을 모두 갖추고 있습니다. 해당 자료에 따르면, 티타늄 합금의 인장 강도는 686~1,176 MPa이며, 밀도는 강철의 약 60% 수준이고 경도는 HRC 32~38입니다.

기계적 및 열적 특성

이 자료에 따르면 탄성 계수는 1.078 × 10³ ~ 1.176 × 10³ MPa. [확인 필요: 이 수치는 티타늄 합금 치고는 유난히 낮은 것으로 보이며, 중국 출처에서 그대로 인용된 것입니다.] 일부 티타늄 합금은 550~600°C에서도 유용한 성능을 유지하는 반면, 다른 합금은 -253°C와 같은 극저온에서도 인성을 유지합니다. 약 550°C 이하에서는 안정된 표면막이 형성되어 다양한 부식성 매체에 대해 우수한 내성을 발휘합니다.

가공 특성

티타늄은 열전도율이 낮기 때문에 절삭 열이 공구 날 근처에 집중됩니다. 또한 공구 재질과 강한 화학적 친화력을 가지며, 탄성 계수가 낮아 스프링백과 진동이 발생하기 쉽습니다. 일반적으로 WC-Co 계열의 텅스텐 카바이드 공구가 사용됩니다. 견고한 설비, 날카로운 공구, 적절한 경사각 및 클리어런스각, 제어된 이송 속도, 그리고 충분한 절삭유 공급은 온도 상승, 접착 현상 및 채터링을 줄이는 데 도움이 됩니다.

연삭 특성

연삭 공정에서는 국부적인 고온 발생, 휠 하중 증가 및 표면 손상이 발생할 수 있습니다. 적절한 연마재와 결합재를 사용하고, 휠의 날카로움을 유지하며, 효과적인 냉각수를 공급하고, 과도한 압력을 가하지 않도록 해야 합니다. 피로 성능이 중요한 부위에서는 표면 무결성을 점검해야 합니다.

압출 특성

티타늄 압출에는 높은 온도와 압력이 필요합니다. 온도, 압출 속도, 다이 설계, 보호 조치 및 윤활을 적절히 조율해야 합니다. 온도 구배를 적절히 제어하면 금속의 유동성을 향상시킬 수 있는 반면, 윤활이 불충분하거나 열 사이클이 부적절할 경우 표면 결함이 증가하고 공구 부하가 커집니다.

단조 특성

이 자료에 따르면, 70%에서 80%까지의 단조 온도 범위는 약 1,000~1,200°C이며, 이에 따른 변형 범위가 제시되어 있습니다. 상 조성이 유동성과 최종 미세구조를 결정하므로, 온도를 선정할 때는 알파 상, 베타 상 및 2상 영역을 고려해야 합니다. 취성을 방지하기 위해 산소, 질소 및 기타 삽입 원소의 함량을 제한해야 한다.

주조 특성

용융 티타늄은 질소, 산소 및 많은 내화 재료와 강하게 반응합니다. 따라서 주조 시에는 진공 또는 보호 용융 공정, 호환 가능한 주형, 그리고 철저한 오염 관리가 필요합니다. Ti-6Al-4V와 Ti-5Al-2.5Sn은 출처에 언급된 대표적인 주조용 합금입니다. 최종 공정 선정 시에는 요구되는 형상, 특성, 표면 무결성, 생산량 및 허용 가능한 후가공 과정을 고려해야 한다.