Die Zugfestigkeit von reinem Titan beträgt 265 ~ 353MPa, und die allgemeine Titanlegierung beträgt 686 ~ 1176MPa, und das aktuelle Maximum kann 1764MPa erreichen. Titanlegierungen sind in ihrer Festigkeit mit vielen Stählen vergleichbar, aber die spezifische Festigkeit von Stählen ist weit geringer als die von Titanlegierungen....
Die Zugfestigkeit von reinem Titan beträgt 265 ~ 353MPa, und die allgemeine Titanlegierung beträgt 686 ~ 1176MPa, und das aktuelle Maximum kann 1764MPa erreichen. Titanlegierungen sind in ihrer Festigkeit mit vielen Stählen vergleichbar, aber die spezifische Festigkeit von Stählen ist weit geringer als die von Titanlegierungen.
Die Druckfestigkeit von Titan und Titanlegierungen ist nicht geringer als ihre Zugfestigkeit. Die Druck- und Zugstreckgrenzen von industriellem Reintitan sind ungefähr gleich, während die Druckfestigkeiten von Ti-6AI-4V und Ti-5AI-2.5Sn etwas höher sind als die Zugfestigkeiten.
Die Scherfestigkeit beträgt in der Regel 60% bis 70% der Zugfestigkeit. Die Druckstreckgrenze von Titan- und Titanlegierungsblechen beträgt etwa das 1,2- bis 2,0-fache der Zugfestigkeit.
Unter normaler atmosphärischer Atmosphäre beträgt die Dauerfestigkeitsgrenze von verarbeitetem und geglühtem Titan und Titanlegierungen 0,5 bis 0,65 Zugfestigkeit. Die Dauerfestigkeitsgrenze des geglühten Ti-6AI-4V beträgt das 0,2-fache der Zugfestigkeit bei 10 Millionen Ermüdungstests im gekerbten Zustand (Kt = 3,9).
Die Härte des am höchsten Reinheitsgrad verarbeiteten industriellen Reintitans beträgt in der Regel weniger als 120HB (Brinellhärte), und die Härte von anderem industriellen reinen verarbeiteten Titan beträgt 200 bis 295HB. Die Härte von Reintitangussteilen beträgt 200-220HB. Der Härtewert der Titanlegierung im geglühten Zustand beträgt 32-38HRC (Rockwell), was 298-349HB entspricht. Die Härte des Gusses Ti-5Al-2.5Sn und Ti-6AI-4V beträgt 320HB und die Härte des Ti-6Al-4V-Gusses mit geringer interstitieller Verunreinigung beträgt 310HB.
Der Zugelastizitätsmodul von industriellem Reintitan beträgt 105 bis 109 GPa. Der Zugelastizitätsmodul der meisten Titanlegierungen im geglühten Zustand beträgt 110 bis 120 GPa. Die alterungsgehärtete Titanlegierung hat einen etwas höheren Zugelastizitätsmodul als im geglühten Zustand, und der Druckelastizitätsmodul ist gleich oder größer als der Zugelastizitätsmodul. Der spezifische Elastizitätsmodul der Titanlegierung entspricht dem der Aluminiumlegierung, an zweiter Stelle nach Beryllium, Molybdän und einigen Superlegierungen.
Der Torsions- oder Schermodul von industriellem Reintitan ist 46GPa, und der Schermodul der Titanlegierung ist 43-51GPa. Um die Festigkeit von Titanlegierungen zu verbessern, wirkt sich die Erhöhung des Gehalts an Interstitials nachteilig auf die Schlagzähigkeit und Bruchzähigkeit der Legierung aus. Abhängig von der Art und dem Zustand der Titanlegierungen beträgt die Charpy-Kerbschlagzähigkeit von denaturiertem industriellem Reintitan 15-54J / ㎡ und etwa 4-10J / ㎡ im Gusszustand. Die Schlagzähigkeit der Titanlegierung im geglühten Zustand beträgt 13-25,8J / ㎡, und der Alterungszustand ist etwas niedriger. Die Charpy V-Kerbschlagzähigkeit des Gegossenen Ti-5AI-2.5Sn beträgt 10J / ㎡ und die des Ti-6AI-4V beträgt 20-23J / ㎡. Je niedriger der Sauerstoffgehalt von Titanlegierungen, desto höher der Wert.
Viele Titanlegierungen haben eine hohe Bruchzähigkeit, oder die Fähigkeit von Titanlegierungen, der Rissausbreitung zu widerstehen, ist sehr gut. Der geglühte Ti-6AI-4V ist ein Material mit ausgezeichneter Zähigkeit. Wenn der Kerbkonzentrationsfaktor Kt=25,4 mm beträgt, ist das Verhältnis von gekerbter Zugfestigkeit zu nicht gekerbter Zugfestigkeit größer als 1.
Titanlegierungen können bestimmte Eigenschaften bei hohen Temperaturen beibehalten. Allgemeine industrielle Titanlegierungen können ihre Eigenschaften bei einer Temperatur von 540 ° C beibehalten, jedoch nur für kurzfristige Anwendungen, und der Temperaturbereich für eine lange Zeit beträgt 450-480 ° C. Titanlegierungen für den Einsatz bei Temperaturen bis zu 600 °C wurden entwickelt. Als Raketenmaterial kann die Titanlegierung lange Zeit bei einer Temperatur von 540 °C und auch kurzzeitig bei einer Temperatur von 760 °C eingesetzt werden. Die Hochtemperatureigenschaften verschiedener Titanlegierungen sind in Tabelle 2-7 dargestellt.
(10) Titan und Titanlegierungen können ihre ursprünglichen mechanischen Eigenschaften bei niedrigen und extrem niedrigen Temperaturen beibehalten. Wenn die Temperatur sinkt, nimmt die Festigkeit von Titan und Titanlegierungen kontinuierlich zu, während sich die Duktilität allmählich verschlechtert. Viele geglühte Titanlegierungen haben auch eine ausreichende Duktilität und Bruchzähigkeit bei -195,5 ° C. Ti-5AI-2.5Sn mit extra niedrigen Zwischenelementen kann bei -252,7 ° C verwendet werden. Das Verhältnis seiner gekerbten Zugfestigkeit zur ungekerbten Zugfestigkeit beträgt 0,95 zu 1,15 bei -25,7 °C.
Flüssiger Sauerstoff, flüssiger Wasserstoff und flüssiges Fluor sind wichtige Treibmittel in Raketen und Weltraumgeräten. Die Niedertemperatureigenschaften von Materialien, die zur Herstellung von Niedertemperatur-Gasbehältern und Niedertemperaturstrukturen verwendet werden, sind sehr wichtig. Wenn die Mikrostruktur ausgeglichen ist und der Gehalt an interstitiellen Elementen (Sauerstoff, Helium, Wasserstoff usw.) sehr gering ist, liegt die Duktilität von Titanlegierungen immer noch über 5%. Die meisten Titanlegierungen haben eine schlechte Duktilität bei -252,7 ° C, während Ti-6AI-4V eine Dehnung von 12% erreicht.
