Tytan ma głębokie pokrewieństwo z lotnictwem. W 1953 roku zastosowanie materiałów tytanowych w gondolach silnika i ścianach ogniowych silnika lotniczego DC-T przez firmę Douglas Aircraft Company zapoczątkowało zastosowania tytanu w lotnictwie. Od tego czasu tytan jest wykorzystywany w lotnictwie od ponad pół wieku. Szerokie zastosowanie tytanu w lotnictwie przypisuje się jego cennym właściwościom, które dobrze nadają się do zastosowań lotniczych. Dziś uczestnicy projektu TOPTITECH omówią powody, dla których materiały lotnicze muszą zawierać stopy tytanu.
Wprowadzenie do tytanu
Dopiero w 1948 roku firma DuPont w Stanach Zjednoczonych rozpoczęła masową produkcję tytanu gąbczastego metodą redukcji magnezu. Oznaczało to rozpoczęcie przemysłowej produkcji tytanu. Stopy tytanu, charakteryzujące się wysoką wytrzymałością, doskonałą odpornością na korozję i wysoką odpornością na ciepło, są szeroko stosowane w różnych dziedzinach.
Charakterystyka tytanu
Wysoka wytrzymałość: Tytan przewyższa stopy aluminium 1,3 razy, stopy magnezu 1,6 razy i stal nierdzewną 3,5 razy, stając się mistrzem wśród materiałów metalicznych.
Wysoka wytrzymałość termiczna: Tytan może pracować w temperaturach o kilkaset stopni wyższych niż stopy aluminium, co pozwala na długotrwałe użytkowanie w temperaturach od 450 do 500 stopni.
Doskonała odporność na korozję: Tytan wykazuje odporność na kwasy, zasady i korozję atmosferyczną. Posiada wyjątkową odporność na wżery i pękanie korozyjne naprężeniowe.
Doskonałe działanie w niskich temperaturach: Stopy tytanu z minimalną ilością elementów międzywęzłowych, takie jak TA7, zachowują pewien poziom plastyczności nawet w temperaturze -253.
Reaktywność chemiczna: Tytan wykazuje podwyższoną aktywność chemiczną w wysokich temperaturach, łatwo wchodząc w reakcje chemiczne z zanieczyszczeniami, takimi jak wodór i tlen w powietrzu, powodując utworzenie warstwy utwardzającej.
Niska przewodność cieplna i moduł sprężystości: Przewodność cieplna tytanu wynosi w przybliżeniu jedną czwartą przewodności cieplnej niklu i jedną piątą żelaza, podczas gdy różne stopy tytanu wykazują przewodność cieplną o około 50 procent w porównaniu z czystym tytanem. Moduł sprężystości stopów tytanu jest w przybliżeniu o połowę mniejszy niż w przypadku stali.
Zastosowania lotnicze stopów tytanu
Stopy tytanu znajdują zastosowanie przede wszystkim w produkcji elementów samolotów i silników, w tym kutych łopatek wentylatorów z tytanu, tarcz sprężarek, obudów silników, układów wydechowych i szkieletów konstrukcyjnych, takich jak belki skrzydłowe. Zastosowania lotnicze i kosmiczne opierają się na wysokiej wytrzymałości, odporności na korozję i działaniu w niskich temperaturach stopów tytanu do produkcji zbiorników ciśnieniowych, zbiorników paliwa, elementów złącznych, pasków do przyrządów, szkieletów i obudów rakiet. Arkusze stopów tytanu były stosowane w sztucznych satelitach, modułach księżycowych, załogowych statkach kosmicznych i promach kosmicznych, ułatwiając konstruowanie zespołów spawanych.
