티타늄 및 티타늄 합금 소재의 특성 및 특성

티타늄 및 티타늄 합금은 주로 다음과 같은 측면에서 반영되는 많은 우수한 특성을 가지고 있습니다.
1. 강도가 높다. 티타늄 합금은 강도가 높고 인장강도는 686-1176MPa이며 밀도는 강철의 약 60%에 불과하므로 비강도가 매우 높습니다.
2. 경도가 높다. 티타늄 합금(어닐링 상태)의 경도 HRC는 32-38입니다.
3. 낮은 탄성률. 티타늄 합금(어닐링 상태)의 탄성률은 1.078×10-1.176×10MPa로 강철과 스테인레스강의 절반 정도입니다.
4. 우수한 고온 및 저온 성능. 고온에서도 티타늄 합금은 여전히 ​​우수한 기계적 특성을 유지할 수 있으며 내열성은 알루미늄 합금보다 훨씬 높으며 사용 온도 범위가 넓습니다. 현재 새로운 내열 티타늄 합금의 작동 온도는 550-600도에 도달할 수 있습니다. 저온에서는 티타늄 합금의 강도가 상온에 비해 향상되고 인성이 우수합니다. 저온 티타늄 합금은 -253 정도에서 여전히 우수한 인성을 유지할 수 있습니다.

5. 티타늄은 내식성이 강합니다. 550도 이하의 공기에서는 티타늄 표면에 얇고 치밀한 산화막이 빠르게 형성됩니다. 따라서 대기, 해수, 질산, 황산, 강알칼리 등 산화 매체에서의 내식성은 대부분의 스테인레스강보다 우수합니다.
티타늄 합금은 강도와 ​​경도가 높아 가공 장비가 강력해야 하고, 금형과 절삭 공구도 강도와 경도가 높아야 합니다. 절삭 중에 칩과 경사면 사이의 접촉 면적이 작고 공구 팁에 가해지는 응력이 큽니다. 45강과 비교하면 티타늄합금의 절삭력은 2/3-3/4에 불과하지만 칩과 경사면의 접촉면적은 더 작습니다(45강의 1/2-2/3) ), 공구 절단 블레이드에 가해지는 응력이 크고 공구 끝이나 절삭 날이 마모되기 쉽습니다. 티타늄 합금은 마찰 계수가 크고 열전도율이 낮습니다(철과 알루미늄의 각각 1/4 및 1/16). 공구와 칩 사이의 접촉은 길이가 짧기 때문에 절삭 열이 절삭날에 가까운 작은 영역에 축적되어 쉽게 소멸되지 않습니다. 이러한 요인으로 인해 티타늄 합금의 절삭 온도가 매우 높아져 공구 마모가 가속화되고 가공 품질에 영향을 미칩니다. 티타늄 합금의 낮은 탄성 계수로 인해 절삭 중에 공작물이 크게 반발하여 공구 측면 마모가 증가하고 공작물의 변형이 쉽게 발생할 수 있습니다. 티타늄 합금은 고온에서 화학적 활성이 매우 높으며 공기 중의 수소 및 산소와 같은 가스 불순물과 쉽게 반응합니다. 화학 반응으로 인해 경화층이 생성되어 공구의 마모가 더욱 악화됩니다. 티타늄 합금 절단에서는 공작물 재료가 공구 표면에 쉽게 접착되고 절삭 온도가 높기 때문에 공구는 확산 마모 및 접착 마모가 발생하기 쉽습니다.
티타늄 합금은 활성 화학적 특성을 가지며 고온에서 연마재와 쉽게 호환되고 부착되어 연삭 휠을 막히게 하여 연삭 휠 마모가 증가하고 연삭 성능이 저하되며 연삭 정확도 보장이 어려워집니다. 연삭 휠의 마모는 또한 연삭 휠과 가공물 사이의 접촉 면적을 증가시켜 방열 조건을 악화시키고 연삭 영역의 온도를 급격히 상승시켜 연삭 표면에 큰 열 응력을 형성하여 국부적인 화상을 유발합니다. 공작물에 닿아 연삭 균열이 발생합니다. 티타늄 합금은 강도와 ​​인성이 높아 연삭시 연삭 칩이 분리되기 어렵고 연삭력이 증가하며 그에 따라 연삭 소비량이 증가합니다. 티타늄 합금은 열전도율이 낮고 비열이 작습니다. 연삭 중에는 열전도가 느려 연삭 아크 영역에 열이 축적되어 연삭 영역의 온도가 급격히 상승합니다. ​

티타늄 및 티타늄 합금을 압출할 때 온도가 너무 빨리 떨어지는 것을 방지하려면 높은 압출 온도와 빠른 압출 ​​속도가 필요합니다. 동시에 고온 블랭크와 금형 사이의 접촉 시간을 최대한 단축해야 합니다. 따라서 압출 다이는 새로운 내열 다이 재료를 사용해야 하며 가열로에서 압출 배럴까지 블랭크의 이송 속도도 빨라야 합니다. 금속은 가열 및 압출 시 가스에 의해 쉽게 오염되므로 적절한 보호 조치도 취해야 합니다. 재킷 압출, 유리 윤활 압출 등 금형에 대한 접착을 방지하기 위해 압출 중에 적절한 윤활제를 선택해야 합니다. 티타늄 및 티타늄 합금의 변형은 열 효과가 크고 열전도율이 낮기 때문에 압출 및 변형 시 과열을 방지하는 데 특별한 주의를 기울여야 합니다. 티타늄 합금의 압출 공정은 알루미늄 합금, 구리 합금, 심지어 강철보다 더 복잡합니다. 이는 티타늄 합금의 특별한 물리적, 화학적 특성에 의해 결정됩니다. 기존의 티타늄 합금 열간 역압출 공정에서는 금형 온도가 낮고, 금형과 접촉하는 빌렛의 표면 온도가 급격하게 떨어지며, 변형열로 인해 빌렛 내부의 온도가 상승합니다. 티타늄 합금은 열전도율이 낮기 때문에 표면 온도가 내려간 후 내부 빌렛의 열이 적시에 표면으로 전달되어 보충되지 못하고 표면 경화층이 나타나 계속 변형이 어려워집니다. 동시에 표면층과 내부층 사이에 큰 온도 구배가 나타납니다. 성형이 가능하더라도 변형이나 고르지 못한 구조가 생기기 쉽습니다.
티타늄 합금은 단조 공정 매개변수에 매우 민감합니다. 단조 온도, 변형량, 변형량 및 냉각 속도의 변화는 티타늄 합금의 구조와 특성에 변화를 가져옵니다. 단조품의 구조적 특성을 더 잘 제어하기 위해 최근에는 열간 단조 및 등온 단조와 같은 첨단 단조 기술이 티타늄 합금의 단조 생산에 널리 사용되었습니다.

티타늄 합금의 가소성은 온도에 따라 증가합니다. 1000-1200도의 온도 범위에서 소성은 최대값에 도달하고 허용 변형도는 70%-80%에 도달합니다. 티타늄 합금의 단조 온도 범위는 좁고 ()/변태 온도(잉곳 개구부 제외)에 따라 엄격하게 제어되어야 합니다. 그렇지 않으면 입자가 격렬하게 성장하여 실온 소성을 감소시킵니다. 티타늄 합금은 일반적으로 ( ) 사이에 있습니다. ( )/변태선 위의 단조 온도가 너무 높아 취성 상이 생성되기 때문에 상 영역에서 단조가 수행됩니다. 티타늄 합금의 초기 단조와 최종 단조는 모두 ( )/변태 온도보다 높아야 합니다. 티타늄 합금의 변형 저항은 변형 속도가 증가함에 따라 급격히 증가하며, 그 중 단조 온도는 티타늄 합금의 변형 저항에 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 기존의 단조는 최소한의 냉각으로 단조 금형에서 이루어져야 합니다. 틈새 원소(예: O, N, C)의 함량도 티타늄 합금의 단조성에 상당한 영향을 미칩니다.