Tính chất cơ học của titan

1. Độ bền kéo của titan nguyên chất là 265 ~ 353MPa, và độ bền kéo của hợp kim titan thông thường là 686 ~ 1176MPa, hiện lên tới 1764MPa. Hợp kim titan có độ bền cao như nhiều loại thép, nhưng cường độ riêng của thép kém hơn nhiều so với hợp kim titan.

2. Độ bền nén của titan và hợp kim titan không nhỏ hơn độ bền kéo của nó. Cường độ chảy nén và cường độ chảy kéo của titan nguyên chất công nghiệp gần như bằng nhau, trong khi cường độ nén của Ti-6AI-4V và Ti-5AI-2.5Sn là cao hơn một chút so với độ bền kéo.

3. Độ bền cắt thường bằng 60 phần trăm đến 70 phần trăm độ bền kéo. Cường độ năng suất nén của tấm titan và hợp kim titan xấp xỉ 1,2 đến 2,0 lần cường độ kéo.

4. Trong môi trường khí quyển bình thường, giới hạn độ bền của hợp kim titan và titan đã qua xử lý và ủ là 0,5 đến 0,65 độ bền kéo. Khi trải qua 10 triệu bài kiểm tra độ mỏi ở trạng thái khía (Kt=3.9), giới hạn độ bền của Ti-6AI-4V đã ủ là 0,2 lần độ bền kéo sức mạnh.

5. Độ cứng của titan nguyên chất công nghiệp có độ tinh khiết cao nhất thường nhỏ hơn 120HB (độ cứng Brinell), và độ cứng của titan nguyên chất công nghiệp khác là 200 đến 295HB. Độ cứng của vật đúc titan nguyên chất là 200 ~ 220HB. Giá trị độ cứng của hợp kim titan ở trạng thái ủ là 32 ~ 38HRC (Rockwell), tương đương với 298 ~ 349HB. Độ cứng của vật đúc Ti-5Al-2.5Sn và Ti-6AI-4V là 320HB và độ cứng của tạp chất có khe hở thấp Ti{{18} }Al-4V đúc là 310HB.

6. Mô đun đàn hồi kéo của titan nguyên chất công nghiệp là 105 ~ 109GPa. Mô đun đàn hồi kéo của hầu hết các hợp kim titan ở trạng thái ủ là 110 ~ 120GPa. Hợp kim titan được làm cứng theo tuổi có mô đun đàn hồi kéo cao hơn một chút so với trạng thái ủ và mô đun đàn hồi nén bằng hoặc lớn hơn mô đun đàn hồi kéo. Mô đun đàn hồi cụ thể của hợp kim titan tương đương với hợp kim nhôm, chỉ đứng sau berili, molypden và một số hợp kim nhiệt độ cao.

7. Mô đun xoắn hoặc mô đun cắt của titan nguyên chất công nghiệp là 46GPa, và mô đun cắt của hợp kim titan là 43 ~ 51GPa. Để cải thiện độ bền của hợp kim titan, việc tăng hàm lượng khe hở sẽ có tác động có hại đến khả năng chống va đập và độ bền gãy của hợp kim. Tùy thuộc vào loại và trạng thái của hợp kim titan, giá trị cường độ va đập bậc Charpy của titan nguyên chất công nghiệp biến tính là 15 ~ 54J/㎡ và khoảng 4 ~ 10J/㎡ ở trạng thái đúc. Độ bền va đập của hợp kim titan ở trạng thái ủ là 13 ~ 25,8J/㎡, và ở trạng thái già hóa sẽ thấp hơn một chút. Độ bền va đập của rãnh chữ V Charpy của Ti-5AI-2.5Sn ở trạng thái thi triển là 10J/㎡ và của Ti-6AI-4V là 20~ 23J/㎡. Hàm lượng oxy của hợp kim titan càng thấp thì giá trị này càng cao.

8. Nhiều hợp kim titan có độ bền gãy cao, hay nói cách khác, hợp kim titan có khả năng chống lan truyền vết nứt tốt. Ủ Ti{1}}AI{2}}V là vật liệu có độ dẻo dai tuyệt vời. Khi hệ số nồng độ khía Kt=25.4mm thì tỷ số giữa độ bền kéo có khía và độ bền kéo không có khía lớn hơn 1.

9. Hợp kim titan có thể duy trì một số tính chất nhất định ở nhiệt độ cao. Nói chung, hợp kim titan công nghiệp có thể duy trì đặc tính của chúng ở nhiệt độ 540 độ, nhưng chúng chỉ có thể được sử dụng trong một thời gian ngắn. Phạm vi nhiệt độ đủ trong một thời gian dài là 450 ~ 480 độ. Hợp kim titan đã được phát triển để sử dụng ở nhiệt độ 600 độ. Là vật liệu tên lửa, hợp kim titan có thể được sử dụng ở nhiệt độ 540 độ trong thời gian dài và ở nhiệt độ 760 độ trong thời gian ngắn.

10. Hợp kim titan và titan vẫn có thể duy trì các tính chất cơ học ban đầu ở nhiệt độ thấp và cực thấp. Khi nhiệt độ giảm, độ bền của titan và hợp kim titan tiếp tục tăng, trong khi độ dẻo dần trở nên kém hơn. Nhiều hợp kim titan được ủ cũng có đủ độ dẻo và độ bền đứt gãy ở mức -195,5 độ. Ti-5AI-2.5Sn, chứa các phần tử xen kẽ cực thấp, có thể được sử dụng ở -252.7 độ . Tỷ lệ độ bền kéo có khía của nó với độ bền kéo không có khía là 0,95~1,15 ở -25.7 độ.

Oxy lỏng, hydro lỏng và flo lỏng là những chất đẩy quan trọng trong tên lửa và thiết bị không gian. Đặc tính nhiệt độ thấp của vật liệu được sử dụng để chế tạo bình chứa khí đông lạnh và các bộ phận cấu trúc đông lạnh là rất quan trọng. Khi cấu trúc vi mô được cân bằng và hàm lượng các nguyên tố xen kẽ (oxy, heli, hydro, v.v.) rất thấp, độ dẻo của hợp kim titan vẫn ở mức trên 5%. Hầu hết các hợp kim titan có độ dẻo kém ở mức -252,7 độ, trong khi độ giãn dài của Ti-6AI-4V đạt 12%.

Nội dung trên được sao chép từ Titanium House