آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم: کدام فلز سبک برنده می شود

1. مقدمه

آلومینیوم در مقابل. رتبه تیتانیوم در میان مهمترین فلزات مهندسی, هر یک از آنها در برنامه های خاص عالی است.

چگالی کم آلومینیوم و هدایت عالی آن را در بدنه های هواپیما همه جا می کند, قاب های اتومبیل, و مبدلهای حرارتی.

قدرت برتر تیتانیوم, مقاومت در برابر خستگی, و زیست سازگاری آن را با اجزای موتور جت مناسب می کند, کاشت پزشکی, و تجهیزات پردازش شیمیایی.

با مقایسه این فلزات در مکانیکی, گرمی, شیمیایی, اقتصادی, و ابعاد محیطی, مهندسان می توانند مواد بهینه را برای برنامه های کاربردی انتخاب کنند.

2. ترکیب شیمیایی و طبقه بندی

• آلومینیوم (با هم, عدد اتمی 13): متعلق به گروه است 13, با یک ساختار کریستالی مکعب صورت محور مشخص می شود.
  آلومینیوم خالص (99.9%+) نرم است, اما آلیاژ با عناصری مانند مس (مس), منیزیم (مگس), یا سیلیکون (وت) خصوصیات مکانیکی متنوع را باز می کند.
• تیتانیوم (از, عدد اتمی 22): یک گروه 4 فلز انتقال با یک شش ضلعی نزدیک بسته بندی شده (بوها) یا مکعب بدن محور (بشور) ساختار.
  تیتانیوم خالص (درجه 1-4) انعطاف پذیر است, در حالی که آلیاژها مانند TI-6AL-4V (درجه 5) ترکیب آلومینیوم (با هم) و وانادیوم (حرفهای) برای قدرت برتر.

خانواده های کلیدی آلیاژ

3. خصوصیات فیزیکی آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم

4. عملکرد مکانیکی آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم

عملکرد مکانیکی نحوه پاسخگویی مواد در زیر بار را تعیین می کند, تأثیر, و استرس چرخه ای.

در این بخش, ما قدرت کششی را با هم مقایسه می کنیم, سفتی, انعطاف پذیری, سختی, خستگی, و مقاومت خزش برای نماینده آلومینیوم در مقابل. آلیاژهای تیتانیوم.

استحکام کششی و قدرت عملکرد

آلیاژهای آلومینیوم به طور معمول قدرت متوسطی ارائه می دهند. به عنوان مثال, 6061-T6 به قدرت کششی می رسد (بیدر) از حدود 310 MPA و قدرت عملکرد (0.2 % جبران کردن) از 275 MPA.

در مقابل, TI-6AL-4V (درجه 5) UT را در نزدیکی ارائه می دهد 900 MPA با قدرت عملکرد در اطراف 830 MPA.

حتی انواع آلومینیومی با استحکام بالا مانند 7075-T6 (UTS 570 MPA) نمی تواند با عملکرد اوج تیتانیوم مطابقت داشته باشد.

مدول الاستیک و سفتی

سفتی, تعریف شده توسط مدول الاستیک (اشمیه), حاکم بر انحراف تحت بار.

مدول (~ 69 معدل) آن را نسبتاً انعطاف پذیر می کند, که می تواند از میرایی لرزش بهره مند شود اما استحکام ساختاری را محدود می کند.

تیتانیوم, با E 110 معدل, تقریباً انحراف را کاهش می دهد 60 % در زیر بارهای قابل مقایسه, فعال کردن طرح های سبک تر در برنامه های پر استرس.

انعطاف پذیری و سختی

آلومینیوم در انعطاف پذیری-6061-T6 Elongates 12–17 % قبل از شکستگی-تسهیل نقاشی عمیق و جذب انرژی منطقه سقوط در سازه های خودرو.

پشتیبانی TI-6AL-4V 10–15 % کشیدگی, در حین دستیابی به سختی برینل 330 HB در مقایسه با 95 HB برای 6061-t6.

ترکیب تیتانیوم از انعطاف پذیری خوب و سختی بالا ، زیربنای استفاده از آن در اجزای بحرانی خستگی است.

قدرت خستگی

عمر خستگی استقامت یک جزء را تحت بارگذاری چرخه ای تعیین می کند.

6061-T6 آلومینیوم محدودیت استقامت را در اطراف خود نشان می دهد 95-105 MPa (r = –1), در حالی که TI-6AL-4V می رسد 400-450 MPa در نمونه های جلا.

قدرت خستگی قابل توجهی بالاتر تیتانیوم شیوع آن را در ماشین آلات چرخان توضیح می دهد, اتصالات قاب هوایی, و ایمپلنت های زیست پزشکی مشمول میلیون ها چرخه بار.

مقاومت در برابر خزش

خزش - تغییر شکل پیشرونده تحت استرس پایدار در دمای بالا 150 درجه سانتیگراد, آنها را برای خدمات با دمای طولانی مدت نامناسب می کند.

در مقابل, TI-6AL-4V مقاومت در برابر استرس تا 400-600 درجه سانتیگراد با خزش ناچیز بیش از هزاران ساعت, آن را برای اجزای موتوره جت و لوله های مبدل گرما ضروری می کند.

جدول خلاصه

5. مقاومت در برابر خوردگی & ثبات محیطی

لایه های اکسید منفعل: خط اول دفاع

آلومینیوم

فرم های آلومینیوم a لایه al₂o₃ (2ضخامت 5 نانومتر) در عرض چند ثانیه از قرار گرفتن در معرض هوا, مسدود کردن اکسیژن و رطوبت از ماتریس فلزی.

این فیلم است خود داری- خامه یا ساییدگی باعث اصلاح فوری می شود, آلومینیوم بسیار مقاوم در برابر خوردگی جوی است.

• مکانیزم: کروم, منیزیم, یا سیلیکون در آلیاژها (به عنوان مثال, 6061-t6) چسبندگی اکسید را تقویت می کند, اما آلومینیوم خالص (درجه 1100) فقط به یکپارچگی al₂o₃ متکی است.
• محدودیت ها: این فیلم متخلخل برای یونهای کلرید است (کلوچه), به خوردگی در محیط های شور.
  آنودایز کردن لایه را به 15-25 میکرومتر, تقویت مقاومت در برابر اسپری نمکی از 500 ساعت (آلومینیوم لخت) به 1,000+ ساعت (ASTM B117), اگرچه در برابر خوردگی Crevice در زیر واشرها یا اتصال دهنده ها آسیب پذیر است.

تیتانیوم

تیتانیوم حتی نازک تر اما متراکم تر ایجاد می کند لایه (1-3 نانومتر), که از نظر شیمیایی بی اثر و از نظر مکانیکی قوی است.

این فیلم مسئول مقاومت افسانه ای تیتانیوم در برابر محیط های شدید است:

• مکانیزم: لایه tio₂ از نظر ترمودینامیکی تا حد پایدار است 600درجه سانتیگراد, با قدرت دی الکتریک 30 MV/m,
  فراتر از al₂o₃ (15 MV/m). حتی در نمک های مذاب, این بلافاصله پس از آسیب اصلاح می شود.
• برتری: پاس های TI-6AL-4V 5,000+ ساعت در تست های اسپری نمکی - پنج بار طولانی تر از آلومینیوم آنودایز شده - بدون گودال یا تشکیل مقیاس,
  ساختن آن تنها فلز بدون پوشش مناسب برای غوطه وری در آب دریا طولانی مدت است.

محیط های دریایی و کلرید

در آب دریا, آلیاژهای آلومینیوم (مخصوصاً سری 5xxx و 6xxx) یک بار غلظت کلرید بیش از چند صد ppm بیش از چند صد ppm باشد ، مگر اینکه پوشش های آندی یا ارگانیک دریافت کنند..

تیتانیوم در اینجا عالی است: درجه 2 و TI-6AL-4V در آب دریا با قدرت کامل بدون گودال باقی می مانند, با تشکر از ثبات قابل توجه Tio₂.

این مزیت باعث می شود تیتانیوم مواد مورد نظر برای گیاهان نمک زدایی باشد, سخت افزار دریایی, و اتصالات زیرزمینی.

رسانه های اسیدی و قلیایی

آلومینیوم در اسیدهای قوی حل می شود (PH < 4) و پایه های قوی (PH > 9) مگر اینکه بطور ویژه تحت درمان قرار گیرد.

به عنوان مثال, 6061-T6 آب باران اسیدی خفیف را تحمل می کند اما به سرعت در محلول های هیدروکسید گوگرد یا سدیم غلیظ تخریب می شود.

برعکس, تیتانیوم در برابر هر دو اسید قوی ایستاده است (به عنوان مثال, HCL, H₂so₄) و راه حل های قلیایی در دمای محیط, به شرط اینکه هیچ یک از عوامل اکسید کننده وجود نداشته باشد.

ملاحظات خوردگی گالوانیک

هنگامی که آلومینیوم با یک فلز نجیب تر تماس می گیرد (مانند تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ) در یک الکترولیت, این به عنوان شریک آندی است و ترجیح می دهد.

طراحان باید اتصالات فلزی متفاوت را عایق بندی کنند-با استفاده از پلاستیک, درزگیر, یا پوشش های سد - برای جلوگیری از حمله سریع گالوانیک به اجزای آلومینیوم.

ثبات طولانی مدت و درمان های سطح

بیش از سالها خدمت, فیلم اکسید آلومینیوم نازک است اما ممکن است دچار حملات بومی شده شود; بازخوانی دوره ای یا مجدد مجدد به حفظ محافظت کمک می کند.

لایه اکسید تیتانیوم به طور نامحدود پایدار است, حتی در دمای چرخه ای به 550 درجه سانتیگراد, با حداقل خطر ابتلا به پراکندگی.

برای محیط های شدید, مانند سوزاندن زباله یا راکتورهای شیمیایی تهاجمی,

مهندسان اغلب لایه های اضافی را اعمال می کنند (به عنوان مثال, رنگهای پلیمری روی آلومینیوم, اسپری های حرارتی سرامیکی روی تیتانیوم) برای ایجاد یک مانع اضافی در برابر فرسایش و قرار گرفتن در معرض شیمیایی.

6. ساخت و ماشینکاری: پیچیدگی و دسترسی متضاد

ساخت و ماشینکاری آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم به طور قابل توجهی واگرایی می کند, ناشی از خصوصیات بدنی و شیمیایی آلیاژ آنها.

نقطه ذوب کم و قابلیت انعطاف پذیری آلومینیوم مقرون به صرفه را فعال می کند, تولید با حجم بالا,

در حالی که مقاومت و واکنش با دمای بالا تیتانیوم تکنیک های تخصصی را تقاضا می کند, تأثیرگذاری بر پیچیدگی تولید و زنده بودن استفاده نهایی.

ریخته گری و جعل: مقیاس پذیری در مقابل. تخصص

آلومینیوم: قهرمان تولید انبوه

• تسلط: با نقطه ذوب 660درجه سانتیگراد- کمترین میزان در بین فلزات مهندسی مشترک - آلومینیوم عالی در ریخته گری, ریخته گری, وت سرمایه گذاری سرمایه گذاری.
  ریخته گری, خاص, به هندسه های پیچیده دست می یابد (ضخامت دیواره به اندازه نازک 0.8 میلی متر) با سرعت تا 100 چرخه/ساعت, ایده آل برای بلوک های موتور خودرو (به عنوان مثال, A356 آلومینیوم, هزینه: $2-5/کیلوگرم).
• بازده فرفوریت: جعل داغ در 400-500 درجه سانتیگراد اجزای با استحکام بالا مانند دنده های بال هواپیما را تولید می کند (7075-t6), با زندگی بیش از 10,000 چرخه به دلیل کمبود ابزار.
  جعل سرما بیشتر باعث افزایش سطح سطح می شود (RA ≤8.8 میکرومتر) برای کالاهای مصرفی مانند فریم های تلفن های هوشمند.

تیتانیوم: تخصصی برای امنیت بالا, قطعات استرس بالا

• چالش های بازیگران: تیتانیوم 1,668نقطه ذوب ° C الزام ریخته گری برای جلوگیری از آلودگی اکسیژن/نیتروژن, که فلز را در آغوش می گیرد.
  این هزینه تجهیزات را افزایش می دهد 300% در مقایسه با آلومینیوم, با زندگی قالب محدود به 1,000-5000 چرخه (به عنوان مثال, TI-6AL-4V CASPINGS, هزینه: $30-100/کیلوگرم).
• جعل الزام: جعل داغ در 900-1000 درجه سانتیگراد در جوی های کنترل شده اجزای با استحکام بالا مانند دنده فرود هواپیما را شکل می دهد,
  اما هزینه های ابزار 10x بالاتر از آلومینیوم, و عملکرد مواد به 60-70 ٪ به دلیل مقاومت در برابر تغییر شکل زیاد.

جوشکاری و ماشینکاری: تکنیک ها و تجارت

جوش: دقت در مقابل. حفاظت

• جوش آلومینیوم:

• • روش: من (گون) و تیگ (gtaw) استاندارد هستند, استفاده از فلزات پرکننده مانند 4043 (ال سی) یا 5356 (ال مگ).
    سرعت جوش می رسد 1-2 متر/من, اما تخلخل خطرات دارد (از هیدروژن محلول) به سطوح تمیز و پیش گرم کردن نیاز دارید (100-150 درجه سانتیگراد برای بخش های ضخیم).
  • هزینه: $50-100 در ساعت, با عملیات حرارتی پس از جوش (برای 7075-t6) اضافه کردن 15-20 ٪ به زمان پردازش.

• جوش تیتانیوم:

• • روش: جوشکاری TIG در زیر آرگون خالص یا جوش پرتوی الکترونی در خلاء برای جلوگیری از تثبیت فاز β از اکسیژن (که انعطاف پذیری را کاهش می دهد).
    سرعت جوشکاری است 30% کندتر از آلومینیوم, و فلزات پرکننده (به عنوان مثال, سیم TI-6AL-4V, $50/کلوت) 5 برابر گرانتر هستند.
  • هزینه: $200-300 در ساعت, با کنترل کیفیت دقیق (به عنوان مثال, بازرسی اشعه ایکس برای 100% جوش های هوافضا).

ماشینکاری: سرعت در مقابل. مدیریت گرما

• ماشینکاری آلومینیوم:

• • مزایا: هدایت حرارتی بالا (205 w/m · k) گرما را به طور موثر از بین می برد, اجازه ماشینکاری با سرعت بالا با ابزارهای HSS در 200-300 متر/i (سرعت برش).
    زبری سطح به اندازه کم رگ 0.4 μM با کاربید End Mills قابل دستیابی است, ایده آل برای قطعات دقیق مانند غرق گرما.
  • زندگی ابزاری: حداقل سخت کردن کار به معنای تعویض ابزار در هر صورت است 5-8 ساعت در عمل مداوم, به طور قابل توجهی پایین تر از 1-2 ساعت تیتانیوم است.

• ماشینکاری تیتانیوم:

• • چالش: هدایت حرارتی کم (16 w/m · k) گرما را در رابط کاربری ابزار تله می زند, افزایش سایش ابزار توسط 50%.
    سرعت ماشینکاری محدود به 50-80 متر/من, و فقط ابزارهای کاربید یا سرامیکی (هزینه: $100+/درج کردن) می تواند در برابر نیروهای برش بالا مقاومت کند (20% بالاتر از آلومینیوم).
  • نیازهای خنک کننده: خنک کننده با فشار بالا (80-100 بار) برای جلوگیری از لبه های ساخته شده اجباری است, افزایش زمان ماشینکاری توسط 30% و مصرف مایعات توسط 40%.

درمان سطحی: افزایش عملکرد و فرم

درمان سطح آلومینیوم

• آندایز کردن: یک فرآیند مقرون به صرفه ($10-20/متر مربع) که یک لایه al₂o₃ متخلخل رشد می کند (5-25 میکرومتر), بهبود مقاومت در برابر خوردگی (مقاومت در برابر اسپری نمکی: 1,000+ ساعت) و فعال کردن رنگهای پر جنب و جوش.
  پروفایل های معماری (6063-t6) برای دوام و جذابیت زیبایی شناختی ، معمولاً از اسید سولفوریک استفاده کنید.
• پوشش پودری: در دمای 180-200 درجه سانتیگراد اعمال می شود, این یک پایان مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش فراهم می کند (5ضمانت 10 ساله) برای اجزای فضای باز مانند نرده های آلومینیومی, با قدرت چسبندگی بیش از 5 n/mm.

درمان سطح تیتانیوم

• نیتریدر پلاسما: سختی سطح را افزایش می دهد 1,000–1،500 HV (در مقابل. 350 HV برای TI-6AL-4V ماشین سازی), برای قطعات مقاوم در برابر سایش مانند شفت دنده در کاربردهای دریایی بسیار مهم است.
  هزینه: $50-100/متر مربع, اما طول عمر توسط 2x در محیط های ساینده.
• رسوب بخار فیزیکی (پی وی پی): سپرده DLC (کربن مانند الماس) یا پوشش های قلع (5-10 میکرومتر) برای کاهش اصطکاک (ضریب 0.2),
  در ایمپلنت های پزشکی تیتانیوم برای تقویت زیست سازگاری و مقاومت در برابر سایش استفاده می شود.

7. نسبت وزن به مقاومت و کاربردهای ساختاری

تسلط هوافضا

• آلومینیوم: 70-80 ٪ از وزن فریم هوا را کنترل می کند (به عنوان مثال, بوئینگ 737), با استفاده از 2024-T3 برای پوست بدنه به دلیل هزینه و شکل گیری استفاده می شود.
  محدودیت ها: بالای 150 درجه سانتیگراد نرم می شود, نیاز به تیتانیوم برای قطعات موتور (به عنوان مثال, TI-6AL-4V در توربین های ایرباس A350, در دمای 500 درجه سانتیگراد کار می کند).
• تیتانیوم: حساب برای 15-20 ٪ از وزن جت مدرن (بوئینگ 787), با سفتی و مقاومت در برابر خستگی ایده آل برای بالها و وسایل فرود, با وجود بودن 60% سنگین تر از آلومینیوم.

معاملات خودرو

• آلومینیوم: بر محفظه های باتری EV تسلط دارد (مدل تسلا y, 40% صرفه جویی در وزن در مقابل. فولاد) و پانل های بدن (Audi A8, 40% سبک تر از فولاد), رانده شده توسط هزینه ($20/کیلوگرم برای قطعات تشکیل شده).
• تیتانیوم: استفاده از طاقچه در اجزای با کارایی بالا مانند سیستم های اگزوز (50% سبک تر از فولاد ضد زنگ, اما 1000 دلار+/کیلوگرم), با هزینه محدود اما برای مقاومت در برابر خوردگی در وسایل نقلیه لوکس ارزش دارد.

8. هزینه و ملاحظات اقتصادی

مواد اولیه و هزینه های پردازش

• آلومینیوم: هزینه اصلی: $2-3/کیلوگرم; بازیافت شده: $1-2/کیلوگرم (ذخایر بوکسیت فراوان در استرالیا, چین).
• تیتانیوم: تیتانیوم اسفنج: $30-60/کیلوگرم; میله های آلیاژ: $100-200/کیلوگرم (وابسته به سنگ معدن روتیل/ایلمنیت نادر است, 90% از استرالیا و آفریقای جنوبی تهیه شده است).

اقتصاد چرخه زندگی

• نگهدار: آلومینیوم به پوشش دوره ای نیاز دارد (به عنوان مثال, آنودایز کردن هر 10 سال, $50/m²), در حالی که فیلم منفعل تیتانیوم باعث کاهش نگهداری توسط آن می شود 70% در محیط های خشن.
• بازیافت: آلومینیوم منجر به 90% میزان بازیافت, پس انداز 95% انرژی در مقابل. تولید اولیه; بازیافت تیتانیوم در 50-70 ٪, محدود به آلودگی آلیاژ اما هنوز هم صرفه جویی می شود 85% انرژی.

9. کاربردهای آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم

هوافضا

• آلومینیوم بر اجزای بزرگ ساختاری مانند پوست بال حاکم است, پانل های بدنه, و تیرهای کف.
  چگالی کم و شکل پذیری عالی آن به تولید کنندگان اجازه می دهد تا نور ایجاد کنند, اکستروژن های پیچیده و مجامع پرچین مورد استفاده در هواپیماهای تجاری (به عنوان مثال, 2024-آلیاژهای T3 و 6061-T6).
• تیتانیوم جایگاه خود را در محیط های درجه حرارت بالا و پر فشار - تیغه های فن موتور پیدا می کند, دیسک های کمپرسور, و اجزای اگزوز.
  عمر خستگی برتر TI-6AL-4V و مقاومت در برابر خوردگی بخش های توربین را قادر می سازد تا دمای خود را تحمل کنند 600 درجه سانتیگراد, جایی که آلیاژهای آلومینیوم نرم می شوند.

خودرو

• آلومینیوم ویژگی های زیادی در بلوک های موتور, سرهای سیلندر, چرخ, و پانل های بدنه اتومبیل های مدرن, کاهش جرم وسیله نقلیه به همان اندازه 100 کیلوگرم در طرح های فشرده آلومینیومی.
  در وسایل نقلیه برقی, استفاده از آن در محفظه های باتری و مبدل های حرارتی به طور مستقیم در محدوده طولانی نقش دارد.
• تیتانیوم, در حالی که گرانتر است, در سیستم های اگزوز عملکرد و چشمه های دریچه برای اتومبیل های با کارایی بالا و مسابقه ظاهر می شود.
  استفاده از آن در اتصال میله ها و اتصال دهنده ها بدون مجازات وزن بیش از حد مقاومت و مقاومت در برابر گرما را به همراه دارد.

پزشکی و پزشکی

• آلومینیوم فریم های سبک وزن را برای تجهیزات تشخیصی و مبلمان بیمارستان که در آن سازگاری زیست سازگار مهم نیست ، ایجاد می کند.
• تیتانیوم برای کاشت ایمپلنت بی نظیر است., وسایل دندانپزشکی, و میله های ستون فقرات - زیرا فیلم Tio₂ آن از خوردگی بدن جلوگیری می کند و Osseointegration را تشویق می کند.
  درجه 5 ایمپلنت های TI-6AL-4V به طور معمول دهه های گذشته در داخل بدن.

دریایی و دریایی

• آلومینیوم آلیاژ (5سری xxx) در روبنا خدمت کنید, بدنه صنایع دستی پر سرعت, و دکل های آنتن دریایی.
  وزن کم آنها باعث افزایش شناختی و راندمان سوخت می شود, اگرچه آنها به پوشش های محافظ در برابر گودال آب شور نیاز دارند.
• تیتانیوم در لوله کشی آب دریا برتری دارد, گرما - لوله های اخراج کننده, و خانه های زیر آب, جایی که خوردگی ناشی از کلرید به سرعت باعث تخریب آلومینیوم یا فولاد می شود.
  خدمات طولانی مدت آن در گیاهان آب شیرین کن و چاه های زیر آب ، هزینه مواد حق بیمه را توجیه می کند.

ورزش و تفریح

• آلومینیوم مواد مورد نظر برای فریم های دوچرخه باقی مانده است, راکت های تنیس, و کمپینگ دنده-عملکرد ارزان قیمت با نسبت قدرت به وزن.
• تیتانیوم به تجهیزات سطح بالا می پردازد: سرهای گلف, چنگال های ممتاز دوچرخه, و قاب های عینک.
  در این برنامه ها, کاربران پاسخ خستگی بهاری تیتانیوم را ارزیابی می کنند, مصونیت خوردگی, و "احساس" متمایز.

انرژی و صنعتی

• آلومینیوم در باله های هشدار دهنده گرما انجام می شود, سیم پیچ ترانسفورماتور, و خطوط انتقال سربار, جایی که هدایت حرارتی و الکتریکی بالا آن را کارایی دارد.
• تیتانیوم در کشتی های پردازش شیمیایی خدمت می کند, دودکش ها - واحدهای دفع سولفوریزاسیون, و گیرنده های قطبی متمرکز, استفاده از مقاومت آن در برابر حمله اسید و دوچرخه سواری حرارتی تا 600 درجه سانتیگراد.

10. خلاصه مزایا و معایب

آلومینیوم

• مزایا: وزن کم, قابلیت هدایت زیاد, مقرون به صرفه, به راحتی بازیافت می شود, شکل گیری عالی.
• معایب: قدرت با درجه حرارت بالا محدود, مقاومت در برابر خوردگی متوسط, مسائل گالوانیک.

تیتانیوم

• مزایا: دارای قدرت بالا به وزن, مقاومت در برابر خوردگی برجسته, عملکرد درجه حرارت بالا, سازگاری.
• معایب: با هزینه بالایی, ساخت سخت, قابلیت هدایت پایین, بازیافت پیچیده تر.

11. جدول مقایسه خلاصه آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم

12. پایان

آلومینیوم در مقابل. تیتانیوم نقش های مکمل در مهندسی را اشغال می کند: آلومینیوم مقرون به صرفه را ارائه می دهد, عملکرد سبک برای برنامه های با حجم بالا, در حالی که تیتانیوم مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی استثنایی را برای محیط های خواستار ارائه می دهد.

جلو رفتن, تمرکز آلومینیوم به سمت تولید سبزتر و کامپوزیت های پیشرفته تغییر خواهد کرد, در حالی که تیتانیوم تولید مواد افزودنی و آلیاژهای β جدید را برای کاهش هزینه ها اتخاذ می کند.

در نهایت, انتخاب بین آنها نیاز به تعادل نیازهای عملکرد دارد, محدودیت های بودجه, و اهداف پایداری.

 

متداول

که سبک تر است, آلومینیوم یا تیتانیوم?

وزن آلومینیوم در حدود 2.70 g/cm³, در حالی که تیتانیوم است 4.51 g/cm³. بنابراین آلومینیوم در برنامه هایی که کاهش جرم بسیار مهم است ، مزیت وزن قابل توجهی را ارائه می دهد.

کدام فلز قوی تر است?

در آلیاژهای ساختاری معمولی, TI-6AL-4V (درجه 5 تیتانیوم) به نقاط قوت کششی نهایی نزدیک می رسد 900 MPA, در حالی که آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا مانند 7075-t6 بالا 570 MPA.

چه چیزی بهتر است, آلومینیوم یا تیتانیوم?

• آلومینیوم برای وزن کم, هدایت حرارتی/الکتریکی بالا, سهولت ماشینکاری و جوشکاری,
  و کم هزینه-ایده آل برای حجم بالا, برنامه های درجه حرارت متوسط (به عنوان مثال. اجسام خودرو, مبدلهای حرارتی).
• تیتانیوم برتری در استحکام بالا, مقاوم در برابر خستگی, و نقش های مقاوم در برابر خوردگی, به خصوص در دمای بالا (تا 400-600 درجه سانتیگراد),
  ساخت آن به عنوان ماده مورد نظر برای اجزای موتور هوافضا, تجهیزات فرآیند شیمیایی, و ایمپلنت های زیست پزشکی.

آیا تیتانیوم یا آلومینیوم گرانتر است?

تیتانیوم به طور قابل توجهی بیشتر هزینه دارد:

• مواد اولیه: آلومینیوم حدود 2 تا 3 دلار در هر کیلوگرم است, در حالی که تیتانیوم تقریباً 15 تا 30 دلار در هر کیلوگرم به فروش می رسد.
• پردازش: نیاز تیتانیوم به ذوب خلاء, جعل تخصصی, و جوشکاری گاز بی اثر بیشتر هزینه کل آن را افزایش می دهد-اغلب 5-10 که از یک مؤلفه آلومینیومی قابل مقایسه است.

آیا آلومینیوم خراش آسانتر از تیتانیوم است?

بله. آلیاژهای تیتانیوم (به عنوان مثال, TI-6AL-4V) به طور معمول در اطراف ثبت نام کنید 330 HB در مقیاس سختی برینل, در حالی که آلیاژهای آلومینیومی مشترک (6061-t6, 7075-t6) بین 95–150 HB.

مقاومت بالاتر و ساییدگی بیشتر تیتانیوم به معنای متوسط ​​سطوح آلومینیومی در شرایط تماس مشابه با سرعت بیشتری خراشیده یا دندان می شود.