Titan- Und Titanlegierungen

Titan

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Titan und -legierungen1 http://www.uni-due.de/wt/

Universität Duisburg-EssenLotharstr. 1, 47057 Duisburg, Germany

WerkstofftechnikMaterials Science & Engineering

Titan und -legierungen




97034fi

NE-MetallePeriodensystem der Elemente

Titan

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Physikalische und technologische Eigenschaften:

Günstige Eigenschaften:

Verhältnis Festigkeit/Dichte:→ Luftfahrt→ Freizeit

Korrosionsbeständigkeit:→ chemische Apparate→ Medizintechnik

Titan und -legierungenEigenschaften




97283fi

Dichte g/cm3 4,5

Schmelztemperatur °C 1670

Elastizitätsmodul N/mm2 110000

Ausdehnungskoeffizient 10-6/K 9

TitanEigenschaften

Titan

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Gitterstruktur:bei 20°C (α-Phase) hdp> 882°C (β-Phase) krz

Verarbeitungseigenschaften:hdp → mäßig kaltumformbar

Hohe Löslichkeit für O

TitanUnlegiertes Titan

Ti 5 10

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

0

Sauerstoffgehalt in Gewichtsprozent [%]

Temperatur [°C]

S

βα

α+β

S+β

S+α




hohe O-Löslichkeit→ Wärmebehandlungen unter Edelgas, Vakuum→ Schweißen unter Schutzatmosphäre (Edelgas, Vakuum)

zäh → schwer zerspanbar

hohe O-Affinität→ feine Späne und Schleifstaub sind leicht endzündlich!

Unlegiertes TitanEigenschaften

Titan

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Gebrauchseigenschaften:Festigkeit wird durch Beimengungen von O, C, Fe beeinflusst→ Verschlechterung der Zähigkeit

Versprödung durch H-Aufnahme

Korrosionsbeständig in oxidierenden Säuren und Säuregemischen,

Meerwasser, Brackwasser durch festhaftende, dichte TiO2-Schicht

Unlegiertes TitanEigenschaften




Unlegiertes TitanTitansortenDIN 17850, 1990

Titan

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Gestelle für Galvanotechnik

Wärmetauscher in Küstenkraftwerken, Meerwasserentsalzungsanlagen

Implantate

Titan und -legierungenAnwendungen




Orthopädische Temporärimplantate aus Ti4 (Grade 4)

98170bra

Unlegiertes TitanAnwendungen

Titan

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Cells on aTitanium-Coated Surface

98183heitQuelle: D. M. Brunette (1991)

Connective-Tissue Attachment on 3 :m (left) and 22 :m (right) deep-grooved surface

Fibroblast penetrated deeply into the 22 :m-deep-grooved Ti- coated surface

Unlegiertes TitanAnwendungen




Wichtige Legierungselemente

Al, Sn, O stabilisieren α-Phase (hdp)

V, Cr, Fe stabilisieren β-Phase (krz)

→ viele mögliche Legierungen

α-Legierungen, β-Legierungen

near-α-Legierungen, α+β-Legierungen

TitanlegierungenEigenschaften

Titan

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97287fiQuelle: Bargel/Schulze

TitanlegierungenZustandsschaubild des Systems Titan-Aluminium

665°C660°C

35,5%

24,5%

1240°C29% 1340°C

882°C

α

γ

β1460°C

S

1720°C1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400Ti 20 40 60 80 100

Aluminiumgehalt in Gewichtsprozent [%]

Tem

pera

tur

[°C]




TitanlegierungenZustandsschaubild Titan-Vanadium

1800

1400

1000

600

1720°C1620°C

1900°CSS+β

S+β

30%

β

α+βα

882°C

3,25%Ti 20 40 60 80 100

Vanadiumgehalt in Gewichtsprozent [%]97288fi

Quelle: Bargel/Schulze

Tem

pera

tur

[°C]

Titan

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TitanlegierungenZusammensetzung von Titanlegierungen

9,25-10,75 V---2,5-3,5TiV10Fe2Al3

7,5-8,5 V---2,6-3,4TiMo8V8Fe2Al3

12,5-14,5 V, 10,0-12,0 Cr---2,5-3,5TiV13Cr11Al3

β – Legierungen

-6426TiAl6Sn2Zr4Mo2Si (3.7145)

0,75 Cu, 6 V--26TiAl6V6Sn2 (3.7175)

4 V---6TiAl6V4 (3.7165)

α - β – Legierungen

2 Nb, 1 Ta0,8--6TiAl6Nb2Ta1Mo0,8

1 V---8TiAl8V1Mo1

nahe α – Legierungen

---2,0-3,04,0 – 6,0TiAl5Sn2,5

2,0-3,0 Cu----TiCu2,5

α - Legierungen

Legierungselemente in Gewichtsprozent [%]Bezeichnung

Al Sn Zr Mo Andere

Quelle: GKSS




TitanlegierungenGefügestrukturen nach Abkühlung aus unterschiedlichen Phasengebieten

The specimenshaving themicrostructureshown in micrograph (e) provides the best combination of strength and ductility afteraging.

White = αBlack = β

Quelle: GKSS

Titan

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a) Forged with a startingtemperature of 900°C, which isbelow the normal temperaturerange for forging Ti8Al1Mo1V

b) Forged with a startingtemperature of 1005°C, which iswithin the normal range, and aircooled

c) Forged with a startingtemperature of 1093°C, which isabove the β transus temperature, and rapidly air cooled after finish forging

TitanlegierungenGefügestruktur von geschmiedeten nahe α - Legierungen

Quelle: GKSS

White = αBlack = β




TitanlegierungenEigenschaften

97647fi

Werkstoff Zugfestigkeit- 0,2%-Dehngrenze- Bruchdehnung Kristallstruktur-

N/mm2 N/mm2 %

TiAl5Sn2,5 790-862 760-807 16 α (hdP)

TiAl6V6Sn2 1030 -1069 970 -1000 14 α + β (near α)

TiAl6V4 weichgeglüht

900 - 993 830 -924 14 α + β (near α)

TiMo6Sn2Zr4Mo6 1269 1172 10 α + β (near β)

TiV13Cr11Al3 1276 1207 8 β (krz)

TiAl6V4 lösungsgl.+härten 1227 1103 10 α + β (near α)

Titan

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Quelle: Leyens, Peters; Ti andTi-Alloys, DGM, Wiley-VCH, Seiko, [email protected]

TitanlegierungenLeichtbau-, Verkehrs-, Medizintechnik, Gebrauchsgüter




TitanlegierungenMeerwasserentsalzung- Wärmetauscher- Großrohre

Quelle: ThyssenKrupp Titanium

Titan

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TitanlegierungenVerkehrstechnik-Anlagenbau

Federn

Quelle: Titanium Information Group

Armaturen




TitanlegierungenAnwendungen

Quelle: Thintri Market Study 2005

Instrumente Implantate

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