1. Įvadas
Aliuminis vs. Titano rangas tarp svarbiausių inžinerinių metalų, kiekvienas puikiai tinka konkrečioms programoms.
Mažas aliuminio tankis ir puikus laidumas daro jį visur esančiu orlaivio korpusais, Automobilių rėmai, ir šilumokaičiai.
„Titanium“ pranašumas, Nuovargio atsparumas, ir biologinis suderinamumas tinka „Jet-Engine“ komponentams, Medicininiai implantai, ir cheminio apdorojimo įranga.
Palyginus šiuos metalus per mechaninius, šiluminis, Cheminė, ekonominis, ir aplinkos matmenys, Inžinieriai gali pasirinkti optimalią medžiagą reikalaujančioms programoms.
2. Cheminė sudėtis ir klasifikacija
- Aliuminis (Al, Atominis skaičius 13): Priklauso grupei 13, apibūdinamas veidu orientuota kubinės kristalų struktūra.
Grynas aliuminis (99.9%+) yra minkštas, bet legiruoti tokiais elementais kaip varis (Cu), magnis (Mg), arba silicis (Ir) atrakina įvairias mechanines savybes. - Titanas (Iš, Atominis skaičius 22): Grupė 4 Pereinamasis metalas su šešiakampiu uždaru (a) arba į kūną orientuota kubinė (b) struktūra.
Grynas titanas (1–4 klasė) yra elastingas, tuo tarpu lydiniai, tokie kaip TI-6Al-4V (Pažymys 5) Sumaišykite aliuminį (Al) ir vanadis (V) už aukštesnę jėgą.
Pagrindinės lydinio šeimos
Leginių šeima | Kompozicija | Pagrindinės savybės | Bendros programos |
---|---|---|---|
Aliuminio 2xxx (Al-cu) | 3–5 % Cu, 1–1.5 % Mg, ≤1 % Mn | UTS 450–550 MPa, Geras nuovargio stiprumas | Aviacijos ir kosmoso struktūriniai nariai (pvz. 2024-T3 plokštės) |
Aliuminio 6xxx (Al -mg -i) | ~ 1,0 % Mg, ~ 0,6 % Ir, nepilnametis kr, Fe, Mn | UTS ~ 310 MPA, Puikus formatavimas ir suvirinamumas | Automobilių dalys, Architektūrinės išspaudimai (6061-T6) |
Aliuminio 7xxx (Al - Zn - mg) | 5–6 % Zn, 2–3 % Mg, ~ 1,6 % Cu | Uts iki 570 MPA, Didelis stiprumo ir svorio santykis | Aukštos kokybės aviacijos ir kosmoso detalės (7075-T6) |
Titano 1–4 klasės (Cp ti) | ≥99 % Iš, kintantis o (≤0,3 %), Fe (≤0,2 %), N (≤0,015 %) | UTS 240–450 MPa, Puikus atsparumas korozijai | Cheminis apdorojimas, Jūrų įranga |
Ti-6Al-4v (Pažymys 5) | 6 % Al, 4 % V, ≤0,2 % Fe, ≤0,08 % O | UTS ~ 900 MPa, 10–15 % pailgėjimas, Didelio nuovargio gyvenimas | Aviacijos ir kosmoso tvirtinimo detalės, Biomedicinos implantai |
3. Fizinės aliuminio savybės vs. Titanas
Nuosavybė | Aliuminis (6061-T6) | Titanas (Ti-6Al-4v) |
---|---|---|
Tankis (g/cm³) | 2.70 | 4.51 |
Specifinė jėga (MPA · cm³/g) | 116 | 200 |
Šilumos laidumas (W/m · k) | 235 | 22 |
Elektrinis laidumas (MS/M.) | 37.7 | 1.8 |
Lydymosi taškas (° C.) | 660 | 1 668 |
Maksimali aptarnavimo temperatūra (° C.) | 150–200 | 400–600 |
Cte (× 10⁻⁶ /° C.) | 23.6 | 8.6 |
4. Mechaninis aliuminio veikimas vs. Titanas
Mechaninis našumas nustato, kaip medžiagos reaguoja į apkrovą, poveikis, ir ciklinis stresas.
Šiame skyriuje, Palyginame tempimo stiprumą, standumas, ausmingumas, kietumas, nuovargis, ir šliaužimo atsparumas reprezentaciniam aliuminio vs. titano lydiniai.
Tempimo stiprumas ir derlingumo stiprumas
Aliuminio lydiniai paprastai siūlo vidutinį stiprumą. Pavyzdžiui, 6061-T6 pasiekia tempimo stiprumą (UTS) maždaug 310 MPA ir derlingumo stiprumas (0.2 % poslinkis) iš 275 MPA.
Priešingai, Ti-6Al-4v (Pažymys 5) pristato UT 900 MPA su derlingumo stiprumu 830 MPA.
Net aukšto stiprumo aliuminio variantai, tokie kaip 7075-T6 (UTS ≈ 570 MPA) Negalima atitikti „Titanium“ smailės našumo.
Elastinis modulis ir standumas
Standumas, Apibrėžta elastingo modulio (E), Vyrauja įlinkis į apkrovą.
Aliuminio modulis (~ 69 GPA) daro jį gana lanksčiu, kuris gali būti naudingas vibracijos slopinimas, tačiau riboja struktūrinį tvirtumą.
Titanas, su e ≈ 110 GPA, maždaug sumažina įlinkį 60 % palyginamos apkrovos, Įgalinkite lengvesnius dizainus aukšto streso programose.
Ruožas ir kietumas
Aliuminis pasižymi lankstumu-6061-T6 pailgos 12–17 % Prieš lūžį-fikalizuodami gilų brėžinį ir avarijos zonos energijos absorbciją automobilių konstrukcijose.
TI-6Al-4V palaiko 10–15 % pailgėjimas, tuo pačiu pasiekdamas brinelio kietumą 330 Hb palyginti su 95 Hb už 6061-T6.
„Titanium“ gero lankstumo ir didelio kietumo derinys yra jo naudojimas nuovargio kritiniuose komponentuose.
Nuovargio stiprumas
Nuovargio gyvenimas lemia komponento ištvermę esant cikliškam pakrovimui.
6061-T6 aliuminis turi ištvermės ribą aplink 95–105 MPA (R = –1), o TI-6Al-4V pasiekia 400–450 MPa poliruotuose pavyzdžiuose.
Žymiai didesnis titano nuovargio stipris paaiškina jo paplitimą besisukančiose mašinose, lėktuvų rėmo jungiamosios detalės, ir biomedicininiai implantai, kuriems taikomi milijonai apkrovos ciklų.
Šliaužimo pasipriešinimas
CREEP - progresuojanti deformacija esant nuolatiniam stresui esant pakilus 150 ° C., Padaryti juos netinkamus ilgalaikės aukštos temperatūros paslaugoms.
Priešingai, Ti-6Al-4V atlaiko stresą iki 400–600 ° C. su nereikšmingu šliaužimu per tūkstančius valandų, todėl tai būtina reaktyvinio variklio komponentams ir šilumos išėjimo vamzdeliams.
Santraukos lentelė
Nuosavybė | 6061-T6 aliuminis | 7075-T6 aliuminis | TI-6Al-4V titanas |
---|---|---|---|
UTS (MPA) | 310 | 570 | 900 |
Derliaus stiprumas (MPA) | 275 | 505 | 830 |
Elastinis modulis (GPA) | 69 | 71 | 110 |
Pailgėjimas (%) | 12–17 | 11–13 | 10–15 |
Brinelio kietumas (Hb) | 95 | 150 | 330 |
Nuovargio riba (MPA) | 95–105 | 140–160 | 400–450 |
Šliaužimo pradžios temp. (° C.) | ~ 150 | ~ 120 | >400 |
5. Atsparumas korozijai & Aplinkos stabilumas
Pasyvūs oksido sluoksniai: Pirmoji gynybos linija
Aliuminis
Aliuminio formos a Nanoskalės al₂o₃ sluoksnis (2–5 nm storio) Per kelias sekundes nuo oro įtakos, Užblokuodamas deguonį ir drėgmę iš metalinės matricos.
Šis filmas yra savigyda—Scratches ar įbrėžimai sukelia tiesioginę reformaciją, todėl aliuminis yra labai atsparūs atmosferos korozijai.
- Mechanizmas: Chromas, magnis, arba silicis lydiniuose (Pvz., 6061-T6) sustiprinti oksido adheziją, Bet grynas aliuminis (Pažymys 1100) priklauso tik nuo al₂o₃ vientisumo.
- Apribojimai: Filmas yra porėtas chlorido jonams (Cl⁻), veda į Korozija sūrioje aplinkoje.
Anodavimas sutirština sluoksnį 15–25 μm, padidina atsparumą druskos purškikliams 500 valandos (Plikas aliuminis) į 1,000+ valandos (ASTM B117), Nors jis išlieka pažeidžiamas įtrūkimų korozijos po tarpikliais ar tvirtinimo detalėmis.
Titanas
Titanas išsivysto dar plonesnį, bet tankesnį TiO₂ sluoksnis (1–3 nm), kuris yra chemiškai inertiškas ir mechaniškai tvirtas.
Šis filmas yra atsakingas už legendinį „Titanium“ atsparumą ekstremaliems aplinkai:
- Mechanizmas: TiO₂ sluoksnis yra termodinamiškai stabilus iki 600° C., su dielektriniu stiprumu 30 Mv/m,
žymiai viršijantis al₂o₃ (15 Mv/m). Net išlydytos druskos, Tai akimirksniu reformuoja po žalos. - Pranašumas: TI-6Al-4v praeina 5,000+ valandos Druskos purškimo bandymuose - penkis kartus ilgiau nei anoduotas aliuminis - be duobės ar mastelio formavimo,
todėl tai yra vienintelis nepadengtas metalas, tinkamas ilgalaikiam jūros vandens panardinimui.
Jūrų ir chlorido aplinka
Jūros vandenyje, aliuminio lydiniai (ypač 5xxx ir 6xxx serija) Patikrinkite koroziją, kai chlorido koncentracija viršija kelis šimtus ppm, nebent jie gautų anodines ar organines dangas.
„Titanium“ čia išsiskiria: Pažymys 2 ir „Ti-6Al-4V“ lieka be galo jūros vandenyje, Dėl nepaprasto TiO₂ stabilumo.
Šis pranašumas daro titaną pasirinkta medžiaga gėlinimo įrenginiams, Jūrų įranga, ir povandeniniai jungtys.
Rūgštinė ir šarminė terpė
Aliuminis ištirpsta stipriose rūgštyse (ph < 4) ir stiprios bazės (ph > 9) Nebent specialiai gydoma.
Pavyzdžiui, 6061-T6 ištveria lengvą rūgštinį lietaus vandenį, tačiau greitai skaidosi koncentruotuose sieros ar natrio hidroksido tirpaluose.
Atvirkščiai, Titanas atsispindi abiem stipriomis rūgštimis (Pvz., HCl, H₂so₄) ir šarminių tirpalų aplinkos temperatūroje, su sąlyga, kad nėra oksiduojančių agentų.
Galvaniniai korozijos aspektai
Kai aliuminis liečiasi su kilnesniu metalu (tokių kaip titanas ar nerūdijantis plienas) elektrolite, Tai tarnauja kaip anodinis partneris ir pageidautina.
Dizaineriai turi izoliuoti skirtingus metalo sąnarius-naudodamiesi plastikais, sandarikliai, arba barjerinės dangos - siekiant užkirsti.
Ilgalaikis stabilumas ir paviršiaus apdorojimas
Per daugelį metų tarnybos, Aliuminio oksido plėvelė išlieka plona, tačiau gali patirti lokalizuotų atakų; Periodinis atgavimo ar pakartotinio panaudojimas padeda išlaikyti apsaugą.
Titano oksido sluoksnis išlieka stabilus neribotą laiką, net esant ciklinei temperatūrai iki 550 ° C., Su minimalia spalliavimo rizika.
Ekstremalioms aplinkoms, pavyzdžiui, atliekų deginimo krosnys ar agresyvūs cheminiai reaktoriai,
Inžinieriai dažnai taiko papildomus sluoksnius (Pvz., Polimeriniai dažai ant aliuminio, Keraminiai šiluminiai purškalai ant titano) suteikti papildomą barjerą nuo erozijos ir cheminio poveikio.
6. Gaminimas ir apdirbimas: Kontrastingas sudėtingumas ir prieinamumas
Aliuminio vs gamyba ir apdirbimas. Titano labai skiriasi, lemia jų fizinės savybės ir lydinio chemijos.
Aliuminio žemas lydymosi temperatūra ir klampumas leidžia ekonomiškai efektyviai, Didelės apimties gamyba,
Nors „Titanium“ aukštos temperatūros atsparumas ir reaktyvumas reikalauja specializuotų metodų, įtakos tiek gamybos sudėtingumui, tiek galutinio naudojimo gyvybingumui.
Liejimas ir kalimas: Mastelio keitimas vs. Specializacija
Aliuminis: Masinės gamybos čempionas
- Laidos dominavimas: Su lydymosi tašku 660° C.- žemiausias tarp įprastų inžinerinių metalų - aluminis išsiskiria Smėlio liejimas, liejimas štampuojant, ir Investicijų liejimas.
Mirti liejimas, ypač, pasiekia sudėtingas geometrijas (sienų storis taip pat ploni 0.8 mm) greičiu iki 100 ciklai/valanda, Idealiai tinka automobilių variklių blokams (Pvz., A356 aliuminis, Kaina: $2–5/kg). - Kalimo efektyvumas: Karštas kalimas 400–500 ° C. Gamina aukšto stiprumo komponentus, tokius kaip orlaivio sparno šonkauliai (7075-T6), kai mirė gyvenimas viršija 10,000 ciklai Dėl mažo įrankio susidėvėjimo.
Šaltas kalimas dar labiau padidina paviršiaus apdailą (Ra ≤0.8 μm) vartojimo prekėms, tokioms kaip išmaniųjų telefonų rėmai.
Titanas: Specializuota aukšto lygio grynumui, Didelio streso dalys
- Laidos iššūkiai: Titano 1,668° C lydymosi temperatūra reikalauja Vakuuminis liejimas Norint išvengti deguonies/azoto užteršimo, kuris apjuostų metalą.
Tai padidina įrangos sąnaudas 300% Palyginti su aliuminiu, su „Folm Life“ apsiribojant 1,000–5 000 ciklų (Pvz., TI-6Al-4V turbinų korpusai, Kaina: $30–100/kg). - Kalimas Reikalavimai: Karštas kalimas 900–1 000 ° C. Kontroliuojamoje atmosferoje formuoja aukšto stiprumo komponentus, tokius kaip orlaivių nusileidimo pavara,
Tačiau įrankių išlaidos yra 10x aukštesnis nei aliuminis, ir medžiagos derliaus kritimai 60–70% Dėl didelio deformacijos atsparumo.
Suvirinimas ir apdirbimas: Metodai ir kompromisai
Suvirinimas: Tikslumas vs. Apsauga
- Aliuminio suvirinimas:
-
- Metodai: Aš (Gauna) ir tig (GTAW) yra standartiniai, Naudojant užpildo metalus, patinka 4043 (Al-si) arba 5356 (Al-mg).
Suvirinimo greitis pasiekiamas 1–2 m/aš, Bet poringumo rizika (nuo ištirpinto vandenilio) reikalauti švarių paviršių ir pašildyti (100–150 ° C storoms sekcijoms). - Kaina: $50–100 per valandą, su termiškai apdorojant po suvirinimo (7075-T6) pridedama 15–20% iki apdorojimo laiko.
- Metodai: Aš (Gauna) ir tig (GTAW) yra standartiniai, Naudojant užpildo metalus, patinka 4043 (Al-si) arba 5356 (Al-mg).
- Titano suvirinimas:
-
- Metodai: TIG suvirinimas grynu argonu arba elektronų pluošto suvirinimu vakuume, kad būtų išvengta β fazės stabilizavimas nuo deguonies (o tai sumažina lankstumą).
Suvirinimo greitis yra 30% lėtesnis nei aliuminis, ir užpildo metalai (Pvz., TI-6Al-4V viela, $50/kg) yra 5x brangesni. - Kaina: $200–300 per valandą, su griežta kokybės kontrole (Pvz., Rentgeno tikrinimas 100% aviacijos ir kosmoso suvirinimo).
- Metodai: TIG suvirinimas grynu argonu arba elektronų pluošto suvirinimu vakuume, kad būtų išvengta β fazės stabilizavimas nuo deguonies (o tai sumažina lankstumą).
Apdirbimas: Greitis vs. Šilumos valdymas
- Aliuminio apdirbamumas:
-
- Privalumai: Didelis šilumos laidumas (205 W/m · k) Efektyviai išsklaido šilumą, leidžiant apdirbti greitaeigiu HSS įrankiai at 200–300 m/i (Pjovimo greitis).
Paviršiaus šiurkštumas taip žemas Ra 0.4 μm yra pasiekiamas su karbido galų malūnais, Idealiai tinka tikslioms dalims, pavyzdžiui, šilumos kriauklėms. - Įrankio gyvenimas: Minimalus darbo kankinimas reiškia, kad įrankių pakeitimai atsiranda kiekvienoje 5–8 valandos nuolatiniame operacijoje, žymiai mažesnis nei titano 1–2 valandos.
- Privalumai: Didelis šilumos laidumas (205 W/m · k) Efektyviai išsklaido šilumą, leidžiant apdirbti greitaeigiu HSS įrankiai at 200–300 m/i (Pjovimo greitis).
- Titano aparatas:
-
- Iššūkiai: Mažas šilumos laidumas (16 W/m · k) spąstų šiluma įrankio darbinio popieriaus sąsajoje, Didėjantis įrankių dėvėjimas 50%.
Apdirbimo greitis yra ribojamas 50–80 m/aš, Ir tik karbido ar keramikos įrankiai (Kaina: $100+/įterpti) gali atlaikyti aukštas pjovimo jėgas (20% aukštesnis už aliuminį). - Aušinimo skysčio poreikiai: Aukšto slėgio aušinimo skystis (80–100 juosta) yra privaloma užkirsti kelią įmontuoti kraštai, didėjantis apdirbimo laikas 30% ir skysčių vartojimas 40%.
- Iššūkiai: Mažas šilumos laidumas (16 W/m · k) spąstų šiluma įrankio darbinio popieriaus sąsajoje, Didėjantis įrankių dėvėjimas 50%.
Paviršiaus apdorojimas: Funkcijos ir formos tobulinimas
Aliuminio paviršiaus apdorojimas
- Anodavimas: Ekonominis procesas ($10–20/m²) kuris užaugina porėtą al₂o₃ sluoksnį (5–25 μm), Gerina atsparumą korozijai (Druskos purškimo atsparumas: 1,000+ valandos) ir įgalinančios ryškias spalvas.
Architektūros profiliai (6063-T6) Paprastai naudojamas sieros rūgšties anodavimas, kad būtų patvarumas ir estetinis patrauklumas. - Miltelių danga: Taikoma 180–200 ° C., Tai suteikia UV spinduliams atsparią apdailą (5–10 metų garantija) Lauko komponentams, tokiems kaip aliuminio tvoros, viršijant sukibimo stiprumą 5 N/mm.
Titano paviršiaus apdorojimas
- Plazmos nitridavimas: Padidina paviršiaus kietumą iki 1,000–1,500 HV (vs. 350 HV AS-MACHINE TI-6Al-4V), Kritinis kintančioms dalims, tokioms kaip krumpliaračiai.
Kaina: $50–100/m², Tačiau gyvenimo trukmė padidėja 2x abrazyvinėje aplinkoje. - Fizinis garų nusėdimas (PVD): Indėliai DLC (Į deimantą panaši anglis) arba skardos dangos (5–10 μm) sumažinti trintį (koeficientas ≤0,2),
Naudojamas titano medicininiuose implantuose, siekiant padidinti biologinį suderinamumą ir atsparumą susidėvėjimui.
7. Svorio ir stiprumo santykis ir struktūriniai pritaikymai
Aviacijos ir kosmoso dominavimas
- Aliuminis: Kontroliuoja 70–80% lėktuvo svorio (Pvz., Boeing 737), su 2024-T3 naudojama fiuzeliažo odai dėl išlaidų ir formavimo.
Apribojimai: Minkština virš 150 ° C., Reikia titano variklio dalims (Pvz., TI-6Al-4V „Airbus A350“ turbinos, Veikia 500 ° C temperatūroje). - Titanas: Sąskaitos 15–20% šiuolaikinio reaktyvinio svorio (Boeing 787), su savo standumu ir atsparumu nuovargiui, idealiai tinka sparnams ir nusileidimo reikmenims, nepaisant buvimo 60% Sunkesnis už aliuminį.
Automobilių kompromisai
- Aliuminis: Dominuoja „EV“ akumuliatorių gaubtus („Tesla“ modelis y, 40% Svorio taupymas vs. plienas) ir kūno plokštės („Audi A8“, 40% Lengvesnis už plieną), skatinamas išlaidų ($20/kg suformuotomis dalims).
- Titanas: Nišos naudojimas aukštos kokybės komponentams, pavyzdžiui, išmetimo sistemose (50% lengvesnis nei nerūdijantis plienas, Bet 1 000 USD+/kg), Apribotos išlaidos, tačiau vertinamos už atsparumą korozijai prabangiose transporto priemonėse.
8. Išlaidos ir ekonominiai sumetimai
Žaliavos ir apdorojimo išlaidos
- Aliuminis: Pirminė kaina: $2–3/kg; perdirbtas: $1–2/kg (Gausūs boksito atsargos Australijoje, Kinija).
- Titanas: Kempinės titanas: $30–60/kg; Lengvieji strypai: $100–200/kg (priklausomi nuo retų rutilo/ilmenito rūdų, 90% Piešama iš Australijos ir Pietų Afrikos).
Gyvenimo ciklo ekonomika
- Priežiūra: Aliuminui reikalingas periodinis dengimas (Pvz., anodizuodamas kiekvieną 10 metų, $50/m²), o „Titanium“ pasyvus filmas sumažina palūkumą 70% atšiaurioje aplinkoje.
- Perdirbimas: Aliuminio veda 90% perdirbimo norma, taupymas 95% energijos vs.. Pirminė produkcija; Titano perdirbimas 50–70%, suvaržytas lydinio užteršimo, bet vis dar taupantis 85% energija.
9. Aliuminio taikymas VS. Titanas
Aviacijos ir kosmoso
- Aliuminis Dominuoja didelius konstrukcinius komponentus, tokius kaip sparno odos, fiuzeliažo plokštės, ir grindų sijos.
Mažas tankis ir puikus formavimas leidžia gamintojams sukurti šviesą, Sudėtingi išspaudimai ir kniediniai rinkiniai, naudojami komerciniuose lėktuvuose (Pvz., 2024-T3 ir 6061-T6 lydiniai). - Titanas Randa savo vietą aukštos temperatūros ir aukšto streso aplinkoje - Variklio ventiliatoriaus ašmenys, Kompresoriaus diskai, ir išmetimo komponentai.
„Ti-6Al-4V“ pranašesnis nuovargis ir atsparumas korozijai leidžia turbinos sekcijoms atlaikyti temperatūrą iki iki temperatūros 600 ° C., kur suminkštėtų aliuminio lydiniai.
Automobiliai
- Aliuminis labai tinka variklio blokuose, cilindro galvutės, Ratai, ir modernių automobilių kūno plokštės, transporto priemonių masės mažinimas tiek, kiek 100 kg aliuminio reikalaujančių dizainų.
Elektrinėse transporto priemonėse, Jo naudojimas akumuliatorių korpusuose ir šilumokaičiai tiesiogiai prisideda prie išplėstinio diapazono. - Titanas, Nors išlaidos, Pasirodo našumo išmetimo sistemose ir vožtuvų spyruoklėse, skirtoms aukštos kokybės ir lenktyniniams automobiliams.
Jo naudojimas jungiamuose strypuose ir tvirtinimo detalėse suteikia stiprumą ir atsparumą šilumai be per didelės baudos svorio.
Medicinos ir biomedicinos
- Aliuminis Gamina lengvus diagnostikos įrangos ir ligoninės baldų rėmus, kur biologinis suderinamumas nėra kritinis.
- Titanas stovi neprilygstami implantams --hip ir kelio pakaitalai, dantų armatūra, ir stuburo strypai, nes jos TiO₂ plėvele apsaugo.
Pažymys 5 TI-6Al-4V implantai reguliariai paskutinius dešimtmečius in vivo.
Jūrų ir jūrų jūroje
- Aliuminis lydiniai (5xxx serija) Patiekite antstate, greitaeigių amatų korpusai, ir jūrinės antenos stiebai.
Jų mažas svoris pagerina plūdrumą ir degalų efektyvumą, nors jiems reikia apsauginių dangų nuo druskingo vandens. - Titanas Puikiai tinka jūros vandens vamzdynuose, Šilumos išėjimo vamzdžiai, ir povandeniniai korpusai, kur chlorido sukelta korozija greitai skaido aliuminį ar plieną.
Ilgalaikė paslauga gėlinimo įmonėse ir povandeniniame šulinyje pateisina aukščiausios kokybės medžiagų išlaidas.
Sportas ir poilsis
- Aliuminis lieka pasirinkta dviračių rėmų medžiaga, Teniso raketės, ir stovyklavimo įrankiai-įperkamumas su palankiu stiprumo ir svorio santykiu.
- Titanas patenkina aukštos klasės įrangą: Golfo klubo galvutės, „Premium“ dviračių šakės, ir akinių rėmai.
Šiose programose, Vartotojai vertina „Titanium“ pavasario nuovargio atsakymą, Imunitetas korozija, ir išskirtinis „jaustis“.
Energija ir pramonė
- Aliuminis atlieka šilumos išėjimo pelekus, Transformatorių apvijos, ir viršutinės transmisijos linijos, kur didelis šiluminis ir elektrinis laidumas padidina efektyvumą.
- Titanas Tarnauja chemiškai apdorojamiems indams, Išmestųjų GAS desulfurizacijos vienetai, ir koncentruoti -tolar imtuvai, Sverdamas savo atsparumą rūgščių atakai ir šiluminis ciklas iki 600 ° C..
10. Privalumai ir trūkumų santrauka
Aliuminis
- Privalumai: Mažas svoris, didelis laidumas, ekonomiškai efektyvus, lengvai perdirbta, Puikus formavimas.
- Trūkumai: Ribotas aukštos temperatūros stiprumas, Vidutinis atsparumas korozijai, Galvaniniai klausimai.
Titanas
- Privalumai: Didelis nuo stiprumo iki svorio, Išskirtinis atsparumas korozijai, Aukštos temperatūros našumas, biologinis suderinamumas.
- Trūkumai: Didelės išlaidos, Sunkus gaminimas, mažesnis laidumas, Sudėtingesnis perdirbimas.
11. Santraukos palyginimo lentelė Aliuminio vs. Titanas
Nuosavybė | Aliuminis (6061-T6) | Titanas (Ti-6Al-4v) |
---|---|---|
Tankis (g/cm³) | 2.70 | 4.51 |
UTS (MPA) | 310 | 900 |
Derliaus stiprumas (MPA) | 275 | 830 |
Elastinis modulis (GPA) | 69 | 110 |
Šilumos laidumas (W/m · k) | 235 | 22 |
Lydymosi taškas (° C.) | 660 | 1 668 |
Atsparumas korozijai | Gerai (Reikia dangų) | Puiku |
Aparatas | Puiku | Vidutinio sunkumo - atsakingas |
Kaina ($/kg) | 2.0–3.0 | 15.0–30.0 |
Perdirbamumo efektyvumas (%) | > 90 | > 80 |
12. Išvada
Aliuminis vs. Titanas užima papildomus vaidmenis inžinerijoje: Aliuminis siūlo ekonomiškai efektyvų, Lengvas našumas didelės apimties programoms, tuo tarpu titanas suteikia išskirtinį stiprumą ir atsparumą korozijai reikliam aplinkai.
Eiti į priekį, Aliuminio dėmesys bus nukreiptas į ekologiškesnę gamybą ir pažangių kompozitų, kadangi titanas priims papildomą gamybą ir naujus β lydinius, kad sumažintų sąnaudas.
Galų gale, Norint pasirinkti tarp jų, reikia subalansuoti našumo reikalavimus, Biudžeto apribojimai, ir tvarumo tikslai.
DUK
Kuris yra lengvesnis, aliuminis arba titanas?
Aliuminis sveria 2.70 g/cm³, Nors titanas yra 4.51 g/cm³. Taigi aliuminis suteikia didelį svorio pranašumą programose, kai masės mažinimas yra kritinis.
Kuris metalas yra stipresnis?
Tipiniuose struktūriniuose lydiniuose, Ti-6Al-4v (Pažymys 5 titanas) pasiekia galutinius tempimo stipriąsias puses 900 MPA, kadangi aukšto stiprumo aliuminio lydiniai patinka 7075-T6 Appakuokite 570 MPA.
Kas yra geriau, aliuminis arba titanas?
- Aliuminis laimi už mažą svorį, Didelis šiluminis/elektrinis laidumas, Makavimo ir suvirinimo paprastumas,
ir mažos išlaidos-didelės apimties, Vidutinės temperatūros programos (pvz. Automobilių kūnai, Šilumokaičiai). - Titanas Puikiai veikia, Nuovargio atsparumas, ir korozijai atsparūs vaidmenys, ypač esant pakilusi temperatūrai (iki 400–600 ° C),
Padaryti tai pasirinkta medžiaga, skirta „Aerospace“ variklio komponentams, Cheminio apdorojimo įranga, ir biomedicininiai implantai.
Yra brangesnis titanas ar aliuminis?
Titano kainuoja žymiai brangiau:
- Žalia: Aliuminis kainuoja apie 2–3 USD už kg, kadangi titanas parduodamas už maždaug 15–30 USD už kg.
- Apdorojimas: Titano poreikis tirpsti vakuume, Specializuotas kalimas, ir „Inert-D-D-Welding“ dar labiau padidina bendrą savo dalies kainą-dažnai 5–10 × tai panašaus aliuminio komponento.
Ar aliuminio įbrėžimas lengviau nei titanas?
Taip. Titano lydiniai (Pvz., Ti-6Al-4v) Paprastai registruokis 330 Hb ant brinelio kietumo skalės, kadangi įprasti aliuminio lydiniai (6061-T6, 7075-T6) kristi tarp 95–150 HB.
Aukštesnis titano kietumas ir atsparumas dilimui reiškia, kad aliuminio paviršiai bus lengviau subraižyti arba palengvinti panašiomis kontaktinėmis sąlygomis.