Titan Grad 2: Zusammensetzung, Eigenschaften und Verarbeitungsherausforderungen

Überblick

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Was ist Titan Grad 2?

Titan Grad 2 ist unlegiertes Titan. Es ist besonders ähnlich Titan Grad 1. Die Leute nennen es die „Arbeitskräfte“ des industriellen Reintitans. Im Vergleich zu Klasse 1 weist es eine höhere Festigkeit und eine hervorragende Kaltumformleistung auf. In vielen Anwendungsbereichen ist es die erste Wahl, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Stromerzeugung, der chemischen Bearbeitung und mehr.

Der Unterschied zwischen Titan Grad 1 und Grad 2

Grad 1 und 2 sind weitgehend identische Titanqualitäten, Grad 1 hat jedoch typischerweise einen etwas höheren Sauerstoffgehalt und weist daher leicht unterschiedliche Eigenschaften auf. Titan der Güteklasse 1 hat einen niedrigeren Sauerstoffgehalt und bietet dadurch eine etwas höhere Duktilität und Formbarkeit, während Titan der Güteklasse 2 aufgrund seines etwas höheren Sauerstoffgehalts eine etwas höhere Festigkeit aufweist. Klasse 1 weist eine bessere Duktilität und Schweißbarkeit sowie Vorteile bei der chemischen Verarbeitung auf; während Klasse 2 eine bessere Festigkeit aufweist und in Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Automobilanwendungen bevorzugt wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl einer der beiden Qualitäten von der genauen Formbarkeit, Zugfestigkeit und anderen mechanischen Eigenschaften der Anwendung abhängt.

Was sind die Nachteile von Titan Grad 2?

Obwohl Titan Grad 2 in vielerlei Hinsicht auch als die bessere Wahl angesehen werden kann, bestehen seine Nachteile weiterhin. Der Nachteil besteht darin, dass es im Vergleich zu Titanlegierungen wie Grad 5 erheblich schwächer ist, was einen begrenzten Einsatz in Fällen bedeutet, die ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern. Zweitens kann es teurer sein als andere Materialien wie Edelstahl oder Aluminium, was sich beim Bau auf das Budget auswirken kann. Darüber hinaus kann Titan Grad 2 aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeit und der Möglichkeit einer Kaltverfestigung schwierig zu bearbeiten sein, was zu erheblichem Werkzeugverschleiß und Bearbeitungskosten führt. Obwohl es schweißbar ist, sind strenge Schweißprozesse erforderlich, um Versprödung oder Kontamination zu verhindern, die schließlich zu einer Beeinträchtigung seiner mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit führen können. Darüber hinaus ist seine Kaltumformbarkeit eher begrenzt, was sowohl die Kaltumformung als auch die Umformung schwierig macht und dazu führen kann, dass die Festigkeit des Materials durch die Entstehung eines Risses verloren geht. Trotz der nahtlosen Natur dieser Verbindungen weist Titan Grad 2 immer noch einige Einschränkungen auf; Dennoch bleibt es in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität und geringes Gewicht in einer Vielzahl von Anwendungen sehr effektiv.

Chemische Zusammensetzung von Titan Grad 2

Der Einfluss eines geringeren Gehalts anderer Elemente auf Titan Grad 2

(Geringere Mengen anderer Elemente machen bei Titan Grad 2 nur einen geringen Unterschied), da Titan Grad 2 eine handelsübliche reine Titanlegierung ist, deren Hauptbestandteil Titan mit geringen Mengen anderer Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und Eisen ist . Ti-6Al-4V besteht aus diesen Elementen in einer sehr, sehr geringen Konzentration und daher hat Ti-6Al-4V keine spürbaren Auswirkungen auf die Gesamteigenschaften von Titan der Güteklasse 2. Gleichzeitig ist das Metall nicht rein und enthält Fremdelemente, die die mechanischen Eigenschaften des Materials, einschließlich Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit, beeinträchtigen können. Daher ist die Qualitätskontrolle von Verunreinigungen und Legierungselementen von grundlegender Bedeutung, um hochreines Titan Grad 2 mit den spezifisch gewünschten Eigenschaften bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass Titan der Güteklasse 2 normalerweise aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit sowie seiner Biokompatibilität und geringen Dichte ausgewählt wird, da es in verschiedenen Industriebereichen wie Luft- und Raumfahrt, Pharmazeutik und chemischer Verarbeitung eingesetzt werden kann.

Mechanische Eigenschaften von Titan Grad 2

Physikalische Eigenschaften von Titan Grad 2 

Thermische Eigenschaften von Titan Grad 2

Geeignete Methoden zur Verarbeitung von Titan Grad 2

Bei der Verarbeitung von Titan Grad 2 kommen je nach seinen Eigenschaften eine Reihe von Techniken zum Einsatz. Zerspanende Bearbeitungen (Drehen und Fräsen) sind weit verbreitet, erfordern jedoch Zeit, da das Material eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Lediglich Schweißtechniken wie GTAW oder EBW bergen das Risiko einer Kontamination und Oxidation des Materials, daher müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Es können Umformverfahren eingesetzt werden, die sowohl kalt als auch heiß sein können. Zur Erzielung der Duktilität kann ein zusätzliches Glühen erforderlich sein. Zur Entwicklung gewünschter mechanischer Eigenschaften werden Wärmebehandlungsprozesse (Glühen und Spannungsabbau) eingesetzt. Oberflächenmodifikationen wie Polieren und Eloxieren sorgen für eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und ein besseres Erscheinungsbild. Im Gegensatz dazu sind maschinelle Fertigungstechniken wie SLM und EBM sehr flexibel bei Strukturen mit komplexen Geometrien. Diese Methoden werden typischerweise für die Herstellung von Teilen für Luft- und Raumfahrt-, medizinische und chemische Geräte verwendet.

Anwendungen von Titan Grad 2

Die weit verbreitete Verwendung von Titan Grade 2 zeigt sich in seinen bemerkenswerten Eigenschaften in verschiedenen Branchen. Aufgrund seiner Biokompatibilität und chemischen Verfahren für korrosionsbeständige Geräte wird es in der Luft- und Raumfahrtindustrie in Flugzeugstrukturen und Triebwerksteilen sowie im Gesundheitswesen eingesetzt. Darüber hinaus wird es aufgrund seiner Haltbarkeit und Beständigkeit gegen elektrochemische Oxidation auch in der Schifffahrt, im Bauwesen und in Sportausrüstungen eingesetzt. Im Allgemeinen sticht Titanlegierung Grade 2 als unersetzliches Material in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt hervor, die leichte, korrosionsbeständige und leistungsstarke Materialien benötigen.