الألومنيوم مقابل. التيتانيوم: الذي يفوز المعدن خفيف الوزن？

1. مقدمة

الألومنيوم مقابل. رتبة التيتانيوم بين أهم المعادن الهندسية, كل تفوق في تطبيقات محددة.

الكثافة المنخفضة للألمنيوم والتوصيل الممتاز تجعلها في كل مكان في جسم الطائرة, إطارات السيارات, والمبادلات الحرارية.

قوة التيتانيوم متفوقة, مقاومة التعب, والتوافق الحيوي يناسبها لمكونات المحرك النفاث, يزرع طبية, ومعدات المعالجة الكيميائية.

بمقارنة هذه المعادن عبر الميكانيكية, حراري, كيميائية, اقتصادي, والأبعاد البيئية, يمكن للمهندسين اختيار المواد المثلى للتطبيقات الصعبة.

2. التركيب الكيميائي وتصنيفه

• الألومنيوم (آل, الرقم الذري 13): ينتمي إلى المجموعة 13, يتميز ببنية بلورية مكعب يركز على الوجه.
  الألومنيوم النقي (99.9%+) ناعم, لكن السبائك مع عناصر مثل النحاس (النحاس), المغنيسيوم (ملغ), أو السيليكون (و) يفتح الخصائص الميكانيكية المتنوعة.
• التيتانيوم (ل, الرقم الذري 22): مجموعة 4 المعادن الانتقالية مع سداسية معبأة (أ) أو مكعب محور الجسم (ب) بناء.
  التيتانيوم النقي (الصف 1-4) هو الدكتايل, بينما سبائك مثل Ti-6AL-4V (درجة 5) الجمع بين الألومنيوم (آل) وفاناديوم (الخامس) لقوة متفوقة.

أسر السبائك الرئيسية

3. الخصائص الفيزيائية للألمنيوم مقابل. التيتانيوم

4. الأداء الميكانيكي للألمنيوم مقابل. التيتانيوم

يحدد الأداء الميكانيكي كيفية استجابة المواد تحت الحمل, تأثير, والإجهاد الدوري.

في هذا القسم, نقارن قوة الشد, صلابة, ليونة, صلابة, تعب, ومقاومة زحف للألمنيوم التمثيلي مقابل. سبائك التيتانيوم.

قوة الشد وقوة العائد

عادة ما توفر سبائك الألومنيوم قوة معتدلة. على سبيل المثال, 6061-يحقق T6 قوة شد (UTS) تقريبا 310 MPA وقوة العائد (0.2 % الإزاحة) ل 275 MPA.

على النقيض من ذلك, TI-6AL-4V (درجة 5) يسلم UTS بالقرب من 900 MPA مع قوة العائد حولها 830 MPA.

حتى المتغيرات الألمنيوم عالية القوة مثل 7075-T6 (UTS ≈ 570 MPA) لا يمكن أن تطابق أداء ذروة التيتانيوم.

معامل مرن وتصلب

صلابة, محددة بواسطة المعامل المرن (ه), يحكم الانحراف تحت الحمل.

معامل الألومنيوم (~ 69 GPA) يجعلها مرنة نسبيا, والتي يمكن أن تستفيد من التخميد الاهتزاز ولكن يحد من الصلابة الهيكلية.

التيتانيوم, مع E ≈ 110 GPA, يقلل من الانحراف تقريبًا 60 % تحت الأحمال المماثلة, تمكين تصميمات أخف في تطبيقات الضغط العالي.

ليونة والصلابة

يتفوق الألومنيوم في ليونة-6061-T6 يطالب 12-17 % قبل الكسر-التخلص من الرسم العميق وامتصاص طاقة المناطق في هياكل السيارات.

Ti-6AL-4V يدعم 10-15 % استطالة, أثناء تحقيق صلابة برينيل 330 HB مقارنة ب 95 HB ل 6061-T6.

مزيج من التيتانيوم من ليونة جيدة والصلابة العالية تدعم استخدامها في المكونات التعب-الحرجة.

قوة التعب

تحدد حياة التعب القدرة على التحمل للمكون تحت التحميل الدوري.

6061-يعرض الألمنيوم T6 حد التحمل حوله 95-105 ميجا باسكال (ص = –1), بينما تصل TI-6AL-4V 400-450 ميجا باسكال في العينات المصقولة.

تفسر قوة التعب العالية بشكل ملحوظ من التيتانيوم انتشارها في الآلات الدوارة, تركيبات هيكل الطائرة, والزراعة الطبية الحيوية تخضع لملايين دورات التحميل.

مقاومة زحف

الزحف - التشوه التدريجي تحت الضغط المستمر في درجة حرارة مرتفعة - البيجينات في سبائك الألومنيوم أعلاه 150 درجة مئوية, جعلها غير مناسبة لخدمة درجات الحرارة العالية على المدى الطويل.

في المقابل, Ti-6AL-4V يتحمل الصغار حتى 400-600 درجة مئوية مع زحف لا يذكر على مدى آلاف الساعات, مما يجعلها لا غنى عنها لمكونات المحرك النفاث وأنابيب التبادل الحراري.

جدول الملخص

5. مقاومة التآكل & الاستقرار البيئي

طبقات الأكسيد السلبي: خط الدفاع الأول

الألومنيوم

أشكال الألومنيوم أ طبقة النانو (2-5 نانومتر سمك) في غضون ثوان من التعرض للهواء, منع الأكسجين والرطوبة من المصفوفة المعدنية.

هذا الفيلم الشفاء الذاتي- الفخار أو الإلحاحات تؤدي إلى إصلاح فوري, جعل الألومنيوم مقاومًا للغاية للتآكل الجوي.

• آلية: الكروم, المغنيسيوم, أو السيليكون في السبائك (على سبيل المثال, 6061-T6) تعزيز التصاق أكسيد, لكن الألومنيوم النقي (درجة 1100) يعتمد فقط على سلامة al₂o₃.
• القيود: الفيلم يسهل اختراقه إلى أيونات الكلوريد (CL⁻), يؤدي إلى تآكل التآكل في البيئات المالحة.
  أنود يثخن الطبقة إلى 15-25 ميكرون, تعزيز مقاومة رذاذ الملح من 500 ساعات (الألومنيوم العاري) ل 1,000+ ساعات (ASTM B117), على الرغم من أنه لا يزال عرضة للتآكل تحت الحشيات أو السحابات.

التيتانيوم

التيتانيوم يطور أرق ولكن كثيف طبقة تيو (1-3 نانومتر), وهو خامل كيميائيًا وقويًا من الناحية الميكانيكية.

هذا الفيلم مسؤول عن مقاومة التيتانيوم الأسطورية للبيئات القاسية:

• آلية: طبقة Tio₂ مستقرة حرارة تصل إلى 600درجة مئوية, مع قوة عازلة 30 mv/m,
  تجاوز بكثير al₂o₃ (15 mv/m). حتى في الأملاح المنصهرة, إنه يعمل على الفور بعد الأضرار.
• التفوق: تمر Ti-6AL-4V 5,000+ ساعات في اختبارات رذاذ الملح - أوقات ربع أطول من الألومنيوم المختلط - دون تشكيل أو تكوين المقياس,
  مما يجعلها المعدن الوحيد غير المناسب لانغماس مياه البحر على المدى الطويل.

بيئات البحرية والكلوريد

في مياه البحر, سبائك الألومنيوم (خاصة 5xxx و 6xxx سلسلة) يعاني من التآكل الذي يعاني من تآكل بمجرد أن يتجاوز تركيز كلوريد بضع مئات من جزء في المليون ما لم يتلقوا الطلاء الأنيودي أو العضوي.

التيتانيوم يتفوق هنا: درجة 2 و Ti-6AL-4V يبقى خالية من الحفر في مياه البحر كاملة القوة, بفضل استقرار تيو₂ الرائع.

هذه الميزة تجعل التيتانيوم المواد المفضلة لنباتات تحلية المياه, الأجهزة البحرية, وموصلات تحت سطح البحر.

وسائل الإعلام الحمضية والقلوية

يذوب الألومنيوم في الأحماض القوية (PH < 4) وقواعد قوية (PH > 9) ما لم تعامل خصيصا.

على سبيل المثال, 6061-يتحمل T6 مياه الأمطار الحمضية الخفيفة ولكنها تتحلل بسرعة في حلول هيدروكسيد الكبريتيك المركزة أو الصوديوم.

على العكس, التيتانيوم يقف على كلا الأحماض القوية (على سبيل المثال, حمض الهيدروكلوريك, h₂so₄) والحلول القلوية في درجات الحرارة المحيطة, شريطة عدم وجود عوامل مؤكسدة.

اعتبارات التآكل الجلفاني

عندما يتصل الألمنيوم بمعدن أكثر نبيلة (مثل التيتانيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ) في المنحل بالكهرباء, إنه بمثابة شريك أنوديك ويتآكل بشكل تفضيلي.

يجب على المصممين عزل المفاصل المتباينة المعدنية-باستخدام المواد البلاستيكية, مانعات التسرب, أو الطلاء الحاجز - لمنع الهجوم الجلفاني السريع على مكونات الألومنيوم.

الاستقرار على المدى الطويل والعلاجات السطحية

على مدى سنوات من الخدمة, لا يزال فيلم أكسيد الألومنيوم نحيفًا ولكنه قد يعاني من هجمات محلية; تساعد التكرار الدوري أو إعادة التنشيط على الحفاظ على الحماية.

تظل طبقة أكسيد التيتانيوم مستقرة إلى أجل غير مسمى, حتى في ظل درجات الحرارة الدورية ل 550 درجة مئوية, مع الحد الأدنى من خطر الإصابة.

للبيئات القصوى, مثل محارق النفايات أو المفاعلات الكيميائية العدوانية,

غالبًا ما يطبق المهندسون طبقات إضافية (على سبيل المثال, الدهانات البوليمرية على الألومنيوم, البخاخات الحرارية الخزفية على التيتانيوم) لتقديم حاجز إضافي ضد التآكل والتعرض الكيميائي.

6. التصنيع والقابلية للآلات: التباين التعقيد وسهولة الوصول

تصنيع وقابلية الألمنيوم مقابل. التيتانيوم يتباعد بشكل كبير, مدفوعة بخصائصهم الفيزيائية وكيمياء السبائك.

تتيح نقطة الانصهار المنخفضة من الألومنيوم وقابلية التخليص فعالة من حيث التكلفة, إنتاج كبير الحجم,

في حين أن المرونة المتخصصة في درجة حرارة التيتانيوم وتفاعل التفاعل تقنيات متخصصة, التأثير على كل من تعقيد التصنيع وقابلية الاستخدام النهائي.

صب وتزوير: قابلية التوسع مقابل. التخصص

الألومنيوم: بطل الإنتاج الضخم

• إلقاء الهيمنة: مع نقطة انصهار 660درجة مئوية- أدنى بين المعادن الهندسية الشائعة - يتفوق الألومنيوم في صب الرمال, يموت الصب, و صب الاستثمار.
  يموت الصب, بخاصة, يحقق الهندسة المعقدة (سماكة الجدار رقيقة مثل 0.8 مم) في سرعات تصل إلى 100 دورات/ساعة, مثالية لكتل ​​محرك السيارات (على سبيل المثال, A356 الألومنيوم, يكلف: $2-5/كجم).
• تزوير الكفاءة: حار التزوير في 400-500 درجة مئوية ينتج مكونات عالية القوة مثل ضلوع جناح الطائرات (7075-T6), مع وفاة الحياة تتجاوز 10,000 دورات بسبب ارتداء الأدوات المنخفضة.
  يعزز التزوير البارد بشكل أكبر من الانتهاء من السطح (ra ≤0.8 ميكرون) للسلع الاستهلاكية مثل إطارات الهواتف الذكية.

التيتانيوم: متخصصة للحكم العالي, أجزاء عالية الضغط

• التحديات الصب: التيتانيوم 1,668نقطة انصهار درجة م يستلزم صب فراغ لمنع تلوث الأكسجين/النيتروجين, التي من شأنها أن تتبنى المعدن.
  هذا يزيد من تكاليف المعدات 300% بالمقارنة مع الألومنيوم, مع حياة العفن تقتصر على 1,000-5000 دورات (على سبيل المثال, TI-6AL-4V توربينات التوربينات, يكلف: $30-100/كجم).
• تزوير متطلبات: حار التزوير في 900-1000 درجة مئوية في الأجواء التي تسيطر عليها الأشكال مكونات عالية القوة مثل معدات هبوط الطائرات,
  لكن تكاليف الأدوات هي 10x أعلى من الألمنيوم, وتنخفض العائد المادي إلى 60-70 ٪ بسبب مقاومة التشوه العالية.

اللحام والآلات: التقنيات والمقايضات

لحام: الدقة مقابل. حماية

• لحام الألومنيوم:

• • طُرق: أنا (باوند) وتيج (GTAW) هي المعيار, باستخدام معادن الحشو مثل 4043 (الساي) أو 5356 (المجل).
    سرعات اللحام تصل 1-2 م/أنا, لكن المسامية تخاطر (من الهيدروجين الذائب) تتطلب أسطح نظيفة وتسخين (100-150 درجة مئوية للأقسام السميكة).
  • يكلف: $50-00 في الساعة, مع المعالجة الحرارية بعد اليدافع (ل 7075-T6) مضيفا 15-20 ٪ إلى وقت المعالجة.

• لحام التيتانيوم:

• • طُرق: لحام TIG تحت Argon النقي أو لحام شعاع الإلكترون في الفراغ لمنع β-phase التثبيت من الأكسجين (مما يقلل من الليونة).
    سرعات اللحام 30% أبطأ من الألمنيوم, والمعادن الحشو (على سبيل المثال, سلك Ti-6AL-4V, $50/كجم) 5x أغلى.
  • يكلف: $200-300 في الساعة, مع مراقبة الجودة الصارمة (على سبيل المثال, فحص الأشعة السينية ل 100% من اللحامات الطيران).

الآلات: السرعة مقابل. إدارة الحرارة

• قابلية الألومنيوم:

• • المزايا: الموصلية الحرارية العالية (205 ث/م · ك) تبدد الحرارة بكفاءة, السماح بآلات عالية السرعة مع أدوات HSS في 200-300 م/ط (سرعة قطع).
    خشونة السطح منخفضة مثل ر 0.4 μM يمكن تحقيقه مع مطاحن نهاية كربيد, مثالي لأجزاء دقيقة مثل أحواض الحرارة.
  • الأداة الحياة: الحد الأدنى لتصلب العمل يعني أن بدائل الأدوات تحدث كل 5-8 ساعات في العملية المستمرة, أقل بكثير من التيتانيوم 1-2 ساعات.

• قابلية التيتانيوم:

• • التحديات: الموصلية الحرارية المنخفضة (16 ث/م · ك) الفخاخ الحرارة في واجهة العمل الأدوات, زيادة تآكل الأداة بواسطة 50%.
    تقتصر سرعات الآلات على 50-80 م/أنا, وفقط أدوات كربيد أو سيراميك (يكلف: $100+/أدخل) يمكن أن تصمد أمام قوى القطع العالية (20% أعلى من الألمنيوم).
  • احتياجات سائل التبريد: سائل تبريد عالي الضغط (80-100 بار) إلزامي لمنع الحواف المبنية, زيادة وقت التصنيع بواسطة 30% واستهلاك السوائل بواسطة 40%.

المعالجة السطحية: تعزيز الوظيفة والشكل

علاج سطح الألومنيوم

• الأنود: عملية فعالة من حيث التكلفة ($10-20/متر مربع) التي تنمو طبقة مسامية (5-25 ميكرون), تحسين مقاومة التآكل (مقاومة رذاذ الملح: 1,000+ ساعات) وتمكين الألوان النابضة بالحياة.
  الملامح المعمارية (6063-T6) شائع استخدام أنود حمض الكبريتيك من أجل المتانة والجاذبية الجمالية.
• طلاء مسحوق: يتم تطبيقه في 180-200 درجة مئوية, يوفر إنهاء مقاوم للأشعة فوق البنفسجية (5-10 سنة ضمان) للمكونات الخارجية مثل أسوار الألومنيوم, مع قوة الالتصاق تتجاوز 5 ن/مم.

علاج سطح التيتانيوم

• نيترنج البلازما: يعزز صلابة السطح 1,000-1500 HV (مقابل. 350 HV لـ AS-6AL-4V), حاسمة للأجزاء المقاومة للبلى مثل مهاوي التروس في التطبيقات البحرية.
  يكلف: $50-100/متر مربع, لكن العمر يزداد 2س في البيئات الكاشطة.
• ترسب البخار المادي (PVD): الودائع DLC (الكربون يشبه الماس) أو الطلاء الصفيح (5-10 ميكرون) للحد من الاحتكاك (معامل ≤0.2),
  تستخدم في زراعة التيتانيوم الطبية لتعزيز التوافق الحيوي ومقاومة ارتداء.

7. نسبة الوزن إلى القوة والتطبيقات الهيكلية

هيمنة الفضاء

• الألومنيوم: يتحكم في 70-80 ٪ من وزن هيكل الطائرة (على سبيل المثال, بوينغ 737), مع استخدام 2024-T3 لجلود جسم الطائرة بسبب التكلفة والقدرة على التكوين.
  القيود: يخفف فوق 150 درجة مئوية, يستلزم التيتانيوم لقطع غيار المحرك (على سبيل المثال, Ti-6AL-4V في توربينات Airbus A350, تعمل في 500 درجة مئوية).
• التيتانيوم: حسابات 15-20 ٪ من وزن الطائرات الحديثة (بوينغ 787), مع صلابة ومقاومة التعب المثالية للأجنحة ومعدات الهبوط, على الرغم من الوجود 60% أثقل من الألمنيوم.

مقايضات السيارات

• الألومنيوم: يهيمن على حاويات بطارية EV (نموذج تسلا ذ, 40% توفير الوزن مقابل. فُولاَذ) ولوحات الجسم (Audi A8, 40% أخف من الصلب), مدفوعة بالتكلفة ($20/كجم للأجزاء المتشكل).
• التيتانيوم: الاستخدام المتخصص في مكونات عالية الأداء مثل أنظمة العادم (50% أخف من الفولاذ المقاوم للصدأ, لكن 1000 دولار+/كجم), يقتصر على النفقات ولكن قيمته لمقاومة التآكل في المركبات الفاخرة.

8. التكلفة والاعتبارات الاقتصادية

تكاليف المواد الخام والمعالجة

• الألومنيوم: التكلفة الأولية: $2-3/كجم; معاد تدويره: $1-2/كجم (احتياطيات البوكسيت الوفيرة في أستراليا, الصين).
• التيتانيوم: تيتانيوم الإسفنج: $30-60/كجم; قضبان ملموسة: $100-200/كجم (يعتمد على خامات الروتيل/الإيلمينيت النادرة, 90% مصادر من أستراليا وجنوب إفريقيا).

اقتصاديات دورة الحياة

• صيانة: يتطلب الألومنيوم طلاء دوري (على سبيل المثال, أنود كل 10 سنين, $50/م), في حين أن فيلم التيتانيوم السلبي يقلل من الصيانة 70% في البيئات القاسية.
• Recyclabality: الألومنيوم يؤدي مع 90% معدل إعادة التدوير, توفير 95% من الطاقة مقابل. الإنتاج الأولي; التيتانيوم إعادة تدوير في 50-70 ٪, مقيد بتلوث السبائك ولكن لا يزال ينقذ 85% طاقة.

9. تطبيقات الألومنيوم مقابل. التيتانيوم

الفضاء

• الألومنيوم يهيمن على المكونات الهيكلية الكبيرة مثل جلود الجناح, لوحات جسم الطائرة, وعوارض الأرضية.
  تتيح كثافتها المنخفضة وقابلية التكوين الممتازة المصنعين لإنشاء الضوء, عمليات سقوط معقدة وتجمعات مثبتة تستخدم في الطائرات التجارية (على سبيل المثال, 2024-سبائك T3 و 6061-T6).
• التيتانيوم يجد مكانه في بيئات عالية الحرارة وعالية الإمارات - شفرات المعجبين محركين, أقراص ضاغط, ومكونات العادم.
  تمكن حياة التعب الفائقة المتفوقة لـ Ti-6AL-4V من أقسام التوربينات من صمود درجات الحرارة حتى 600 درجة مئوية, حيث تليين سبائك الألومنيوم.

السيارات

• الألومنيوم ميزات كبيرة في كتل المحرك, رؤوس الأسطوانة, عجلات, وألواح الجسم للسيارات الحديثة, تقليل كتلة السيارة بقدر ما 100 كيلوغرام في التصاميم المكثفة من الألومنيوم.
  في السيارات الكهربائية, يساهم استخدامه في علب البطارية والمبادلات الحرارية مباشرة في النطاق الممتد.
• التيتانيوم, بينما أكثر تكلفة, يظهر في أنظمة العادم الأداء وينابيع الصمامات لسيارات عالية الأداء وسباق.
  إن استخدامه في توصيل قضبان وسحابات يوفر القوة ومقاومة الحرارة دون عقوبة الوزن المفرطة.

الطبي والطبي الحيوي

• الألومنيوم يجعل إطارات خفيفة الوزن لمعدات التشخيص والأثاث في المستشفيات حيث التوافق الحيوي ليس بالغ الأهمية.
• التيتانيوم يقف لا مثيل له للزرع - البدائل والركبة, تجهيزات الأسنان, وقضبان العمود الفقري - لأنه يمنع فيلمه tio₂ تآكل الجسم ويشجع Osseointegration.
  درجة 5 يزرع TI-6AL-4V بشكل روتيني العقود الماضية في الجسم الحي.

البحرية والبحرية

• الألومنيوم سبائك (5سلسلة xxx) خدمة في الهياكل الفوقية, أجسام الحرف عالية السرعة, وصاري الهوائي البحري.
  وزنها المنخفض يحسن الطفو وكفاءة استهلاك الوقود, على الرغم من أنها تتطلب طلاء واقية ضد حفر المياه المالحة.
• التيتانيوم يتفوق في أنابيب مياه البحر, أنابيب حرارة التبادل, والمباني الغاطسة, حيث يتآكل التآكل الناجم عن الكلوريد بسرعة من الألومنيوم أو الصلب.
  تبرر خدمتها طويلة الأجل في محطات تحلية المياه والآبار تحت البحر تكلفة المواد المتميزة.

الرياضة والترفيه

• الألومنيوم لا تزال المادة المفضلة لإطارات الدراجات, مضارب التنس, ومعدات التخييم-التنصت على التكاليف مع نسبة مواتية للقوة إلى الوزن.
• التيتانيوم يلبي احتياجات المعدات الراقية: رؤساء نادي الجولف, شوك الدراجات الممتازة, وإطارات النظارات.
  في هذه التطبيقات, يقدر المستخدمون استجابة التعب الربيعي لتيتانيوم, مناعة التآكل, و "الشعور" المميز.

الطاقة والصناعية

• الألومنيوم يؤدي في زعانف حرارة التبادل, لفات المحولات, وخطوط النقل العلوية, حيث تقود الموصلية الحرارية والكهربائية عالية الكفاءة.
• التيتانيوم يخدم في سفن المعالجة الكيميائية, وحدات إزالة الكبريت, والمستقبلات المركزة, الاستفادة من مقاومته للهجوم الحمضي وركوب الدراجات الحرارية حتى 600 درجة مئوية.

10. ملخص مزايا وعيوب

الألومنيوم

• المزايا: وزن منخفض, الموصلية العالية, فعالة من حيث التكلفة, إعادة تدويرها بسهولة, قابلية تشكيل ممتازة.
• عيوب: قوة درجة حرارة عالية محدودة, مقاومة التآكل المعتدلة, القضايا الجلفانية.

التيتانيوم

• المزايا: قوة عالية إلى الوزن, مقاومة التآكل المتميزة, أداء درجات الحرارة العالية, التوافق الحيوي.
• عيوب: تكلفة عالية, تصنيع صعب, أقل الموصلية, إعادة التدوير أكثر تعقيدًا.

11. جدول المقارنة الموجز من الألمنيوم مقابل. التيتانيوم

12. خاتمة

الألومنيوم مقابل. التيتانيوم تحتل الأدوار التكميلية في الهندسة: يقدم الألومنيوم فعال التكلفة, أداء خفيف الوزن للتطبيقات عالية الحجم, بينما يقدم التيتانيوم مقاومة استثنائية للقوة والتآكل للبيئات الصعبة.

المضي قدما, سوف يتحول تركيز الألومنيوم نحو الإنتاج الخضراء والمركبات المتقدمة, في حين أن التيتانيوم ستعتمد التصنيع الإضافي والألواح الجديدة لخفض التكاليف.

أخيرًا, يتطلب الاختيار بينهما موازنة متطلبات الأداء, قيود الميزانية, وأهداف الاستدامة.

 

الأسئلة الشائعة

وهو أخف, الألومنيوم أو التيتانيوم?

يزن الألومنيوم 2.70 ز/سم, بينما التيتانيوم 4.51 ز/سم. وبالتالي يوفر الألومنيوم ميزة كبيرة للوزن في التطبيقات التي يكون فيها الحد من الكتلة أمرًا بالغ الأهمية.

أي المعدن أقوى?

في السبائك الهيكلية النموذجية, TI-6AL-4V (درجة 5 التيتانيوم) يحقق نقاط القوة الشد النهائية بالقرب 900 MPA, في حين مثل سبائك الألومنيوم عالية القوة مثل 7075-T6 تدور حولها 570 MPA.

ما هو أفضل, الألومنيوم أو التيتانيوم?

• الألومنيوم يفوز بالوزن المنخفض, الموصلية الحرارية/الكهربائية العالية, سهولة الآلات واللحام,
  والتكلفة المنخفضة-مثالية لحجم كبير, تطبيقات درجة الحرارة المعتدلة (على سبيل المثال. أجسام السيارات, المبادلات الحرارية).
• التيتانيوم يتفوق في القوة العالية, مقاوم التعب, والأدوار المقاومة للتآكل, خاصة في درجات الحرارة المرتفعة (ما يصل إلى 400-600 درجة مئوية),
  جعلها المواد المفضلة لمكونات محرك الطيران, معدات المعالجة الكيميائية, والزراعة الطبية الحيوية.

هل التيتانيوم أو الألومنيوم أغلى?

تكاليف التيتانيوم أكثر بكثير:

• المواد الخام: يمتد الألومنيوم حوالي 2 إلى 3 دولارات لكل كيلوغرام, في حين أن التيتانيوم تبيع ما يقرب من 15 و 30 دولارًا لكل كيلوغرام.
• يعالج: حاجة التيتانيوم إلى ذوبان الفراغ, تزوير متخصص, ولحام الغاز الخامل يزيد من إجمالي تكلفة الجزء-غالبًا 5-10 × هذا المكون من الألمنيوم مماثلة.

هل خدش الألومنيوم أسهل من التيتانيوم?

نعم. سبائك التيتانيوم (على سبيل المثال, TI-6AL-4V) عادة التسجيل حولها 330 HB على مقياس صلابة برينيل, في حين أن سبائك الألمنيوم الشائعة (6061-T6, 7075-T6) يسقط بين 95-150 HB.

صلابة وارتداء أعلى صلابة وارتداء التيتانيوم تعني أن أسطح الألومنيوم سوف تخدش أو تستعد بسهولة أكبر في ظل ظروف اتصال مماثلة.