Stopy tytanu mają kilka zalet, w tym lekkość, wysoką wytrzymałość, odporność na korozję, doskonałe działanie w niskich temperaturach i wysoką reaktywność chemiczną. Dodatkowo mają dobrą odporność na zmęczenie, odporność na pękanie, wysoką wytrzymałość cieplną, biokompatybilność, dobrą przewodność cieplną i właściwości niemagnetyczne. Różne kombinacje stopów tytanu mogą spełniać różne wymagania aplikacyjne, co prowadzi do ich szerokiego zastosowania w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym, chemicznym i innych.
Zalety wydajnościowe stopów tytanu:
Wyjątkowa siła
Stopy tytanu mają gęstość około 4,5 g/cm3, co stanowi tylko 60% stali. Czysty tytan ma wytrzymałość porównywalną ze zwykłą stalą, podczas gdy niektóre stopy tytanu o wysokiej wytrzymałości przewyższają wytrzymałość wielu arkuszy stali konstrukcyjnej stopowej. W rezultacie stopy tytanu wykazują wysoką wytrzymałość właściwą (stosunek wytrzymałości do gęstości), co czyni je idealnymi do lekkich części o wysokiej wytrzymałości jednostkowej, sztywności i trwałości. Stopy te znajdują zastosowanie w elementach silników, szkieletach, poszyciach, elementach złącznych i podwoziach.
Doskonała odporność termiczna
Stopy tytanu wytrzymują wyższe temperatury niż stopy aluminium, zachowując swoją wytrzymałość nawet w podwyższonych temperaturach. Niektóre stopy tytanu mogą pracować przez dłuższy czas w temperaturach od 450-500 stopnia, wykazując wysoką wytrzymałość właściwą w zakresie temperatur do 150 stopni -500 stopnia. Natomiast stopy aluminium wykazują znaczną redukcję wytrzymałości właściwej w temperaturze 150 stopni. Przy maksymalnej temperaturze roboczej wynoszącej 500 stopni stopy tytanu przewyższają stopy aluminium, które mają granicę poniżej 200 stopni.
Doskonała odporność na korozję
Podczas pracy w wilgotnej atmosferze lub środowisku wody morskiej stopy tytanu wykazują lepszą odporność na korozję w porównaniu ze stalą nierdzewną. Wykazują niezwykłą odporność na korozję wżerową, korozję kwasową i korozję naprężeniową. Stopy tytanu wykazują również doskonałą odporność na zasady, chlorki, chlorowane substancje organiczne, kwas azotowy i kwas siarkowy. Mają jednak ograniczoną odporność na czynniki redukujące, tlen i sole chromu.
Imponująca wydajność w niskich temperaturach
Stopy tytanu zachowują właściwości mechaniczne w ekstremalnie niskich i bardzo niskich temperaturach. Niektóre stopy tytanu, takie jak TA7, wykazują dobre działanie w niskich temperaturach i utrzymują pewien poziom plastyczności w stopniu -253. Zatem stopy tytanu są kluczowymi materiałami konstrukcyjnymi do zastosowań w środowiskach niskotemperaturowych.
Wysoka reaktywność chemiczna
Tytan ma znaczną aktywność chemiczną i łatwo ulega reakcjom chemicznym z pierwiastkami takimi jak tlen, azot, wodór, tlenek węgla, dwutlenek węgla, para wodna i gazowy amoniak. Na przykład stopy tytanu o zawartości węgla przekraczającej {{0}},2% tworzą twardy węglik tytanu (TiC). W wyższych temperaturach tytan reaguje z azotem, tworząc twardą warstwę powierzchniową azotku tytanu (TiN). Tytan pochłania tlen w temperaturach powyżej 600 stopni, tworząc warstwę utwardzającą o dużej twardości. Zwiększenie zawartości wodoru prowadzi do powstania warstwy kruchej. Zaabsorbowane gazy mogą utworzyć twardą i kruchą warstwę powierzchniową o głębokości 0,1-0,15 mm, co powoduje zwiększone tarcie, przyczepność i zużycie stykających się powierzchni.
Niska przewodność cieplna i moduł sprężystości
Stopy tytanu wykazują niższą przewodność cieplną w porównaniu do niklu, żelaza i aluminium. Przewodność cieplna produktów ze stopów tytanu wynosi około 1/4 niklu, 1/5 żelaza i 1/14 aluminium. Dodatkowo przewodność cieplna różnych stopów tytanu jest o około 50% niższa niż czystego tytanu. Moduł sprężystości stopów tytanu jest w przybliżeniu o połowę mniejszy niż w przypadku stali, co powoduje niższą sztywność. W związku z tym stopy tytanu są podatne na odkształcenia i nie nadają się do produkcji smukłych prętów lub części cienkościennych. Podczas procesów skrawania stopy tytanu wykazują większą objętość odbicia powierzchniowego w porównaniu ze stalą nierdzewną, co prowadzi do zwiększonego tarcia, przyczepności i zużycia powierzchni narzędzia.
