Edit terjemahan
oleh Transposh - translation plugin for wordpress
Aluminium vs. Titanium

Aluminium vs. Titanium: Logam ringan mana yang menang?

Jadual Kandungan Tunjukkan

1. Pengenalan

Aluminium vs. Titanium berada di antara logam kejuruteraan yang paling penting, masing -masing cemerlang dalam aplikasi tertentu.

Ketumpatan rendah aluminium dan kekonduksian yang sangat baik menjadikannya di mana -mana dalam pesawat pesawat, bingkai automotif, dan penukar haba.

Kekuatan unggul Titanium, Rintangan Keletihan, dan biokompatibiliti sesuai dengan komponen jet-enjin, implan perubatan, dan peralatan pemprosesan kimia.

Dengan membandingkan logam ini di seluruh mekanikal, haba, kimia, ekonomi, dan dimensi alam sekitar, jurutera boleh memilih bahan optimum untuk menuntut aplikasi.

2. Komposisi dan klasifikasi kimia

  • Aluminium (Al, Nombor atom 13): Tergolong dalam kumpulan 13, dicirikan oleh struktur kristal padu berpusatkan muka.
    Aluminium tulen (99.9%+) lembut, Tetapi mengutuk dengan unsur -unsur seperti tembaga (Cu), magnesium (Mg), atau silikon (Dan) membuka kunci sifat mekanikal yang pelbagai.
  • Titanium (Dari, Nombor atom 22): Kumpulan 4 logam peralihan dengan heksagon rapat (a) atau padu berpusatkan badan (b) struktur.
    Titanium tulen (Gred 1-4) adalah mulur, sementara aloi seperti Ti-6al-4v (Gred 5) Campurkan aluminium (Al) dan Vanadium (V) untuk kekuatan unggul.
Titanium vs aluminium
Titanium vs aluminium

Keluarga aloi utama

Keluarga aloi Komposisi Sifat utama Aplikasi biasa
Aluminium 2xxx (Al-cu) 3-5 % Cu, 1-1.5 % Mg, ≤1 % Mn UTS 450-550 MPa, kekuatan keletihan yang baik Ahli struktur aeroangkasa (mis. 2024-Panel T3)
Aluminium 6xxx (Al -mg -i) ~ 1.0 % Mg, ~ 0.6 % Dan, Minor cr, Fe, Mn UTS ~ 310 MPa, kebolehbaikan dan kebolehkerjaan yang sangat baik Bahagian automotif, Ekstrusi seni bina (6061-T6)
Aluminium 7xxx (Al -Zn -mg) 5-6 % Zn, 2-3 % Mg, ~ 1.6 % Cu UTS hingga 570 MPA, Nisbah kekuatan-ke-berat yang tinggi Kelengkapan aeroangkasa berprestasi tinggi (7075-T6)
Gred Titanium 1-4 (Cp ti) ≥99 % Dari, bervariasi o (≤0.3 %), Fe (≤0.2 %), N (≤0.015 %) UTS 240-450 MPa, Rintangan kakisan yang sangat baik Pemprosesan kimia, Perkakasan Marin
Ti-6al-4v (Gred 5) 6 % Al, 4 % V, ≤0.2 % Fe, ≤0.08 % O UTS ~ 900 MPa, 10-15 % pemanjangan, Kehidupan keletihan yang tinggi Pengikat Aeroangkasa, implan biomedikal

3. Sifat fizikal aluminium vs. Titanium

Harta benda Aluminium (6061-T6) Titanium (Ti-6al-4v)
Ketumpatan (g/cm³) 2.70 4.51
Kekuatan khusus (MPA · cm³/g) 116 200
Kekonduksian terma (W/m · k) 235 22
Kekonduksian elektrik (MS/m) 37.7 1.8
Titik lebur (° C.) 660 1 668
Suhu perkhidmatan maksimum (° C.) 150-200 400-600
Cte (× 10⁻⁶ /° C.) 23.6 8.6

4. Prestasi mekanikal aluminium vs. Titanium

Prestasi mekanikal menentukan bagaimana bahan bertindak balas di bawah beban, kesan, dan tekanan kitaran.

Dalam bahagian ini, Kami membandingkan kekuatan tegangan, kekakuan, Kemuluran, kekerasan, keletihan, dan rintangan rayapan untuk aluminium wakil vs. aloi titanium.

Bahagian aluminium pemesinan untuk aeronautik
Bahagian aluminium pemesinan untuk aeronautik

Kekuatan tegangan dan kekuatan hasil

Aloi aluminium biasanya menawarkan kekuatan sederhana. Contohnya, 6061-T6 mencapai kekuatan tegangan (UTS) kira -kira 310 MPA dan kekuatan hasil (0.2 % mengimbangi) dari 275 MPA.

Sebaliknya, Ti-6al-4v (Gred 5) Menyampaikan UT berhampiran 900 MPA dengan kekuatan hasil di sekitar 830 MPA.

Malah varian aluminium kekuatan tinggi seperti 7075-T6 (UTS ≈ 570 MPA) tidak dapat menandingi prestasi puncak Titanium.

Modulus elastik dan kekakuan

Kekakuan, ditakrifkan oleh modulus elastik (E), mengawal pesongan di bawah beban.

Modulus aluminium (~ 69 GPA) menjadikannya agak fleksibel, yang boleh memberi manfaat kepada redaman getaran tetapi menghadkan ketegaran struktur.

Titanium, dengan e ≈ 110 GPA, mengurangkan pesongan dengan kasar 60 % di bawah beban setanding, membolehkan reka bentuk yang lebih ringan dalam aplikasi tekanan tinggi.

Kemuluran dan kekerasan

Aluminium cemerlang dalam kemuluran-6061-t6 memanjang 12-17 % Sebelum fraktur-memacu lukisan dalam dan penyerapan tenaga zon kemalangan dalam struktur automotif.

TI-6AL-4V menyokong 10-15 % pemanjangan, Semasa mencapai kekerasan Brinell 330 Hb berbanding dengan 95 Hb untuk 6061-T6.

Gabungan Titanium Kemuluran yang Baik dan Kekerasan Tinggi Mengasaskan Penggunaannya dalam Komponen Kritikal Keletihan.

Kekuatan keletihan

Kehidupan Keletihan Menentukan Ketahanan Komponen Di bawah Pemuatan Siklik.

6061-T6 aluminium mempamerkan had ketahanan sekitar 95-105 MPa (R = -1), manakala TI-6AL-4V mencapai 400-450 MPa dalam spesimen yang digilap.

Kekuatan titanium keletihan yang lebih tinggi menerangkan kelazimannya dalam jentera berputar, kelengkapan kerangka pesawat udara, dan implan bioperubatan tertakluk kepada berjuta -juta kitaran beban.

Rintangan Creep

Merayap - ubah bentuk progresif di bawah tekanan yang berterusan pada suhu tinggi -benih dalam aloi aluminium di atas 150 ° C., menjadikan mereka tidak sesuai untuk perkhidmatan suhu tinggi jangka panjang.

Sebaliknya, Ti-6al-4v bertahan menekankan sehingga 400-600 ° C. dengan rayap yang tidak dapat diabaikan selama beribu -ribu jam, Menjadikannya sangat diperlukan untuk komponen jet-enjin dan tiub pengangkut haba.

Jadual Ringkasan

Harta benda 6061-T6 aluminium 7075-T6 aluminium Ti-6Al-4V Titanium
UTS (MPA) 310 570 900
Kekuatan hasil (MPA) 275 505 830
Modulus elastik (GPA) 69 71 110
Pemanjangan (%) 12-17 11-13 10-15
Kekerasan Brinell (Hb) 95 150 330
Had keletihan (MPA) 95-105 140-160 400-450
Creep Onset Temp. (° C.) ~ 150 ~ 120 >400

5. Rintangan kakisan & Kestabilan alam sekitar

Lapisan oksida pasif: Barisan pertahanan pertama

Aluminium

Aluminium membentuk a Lapisan nanoscale al₂o₃ (2-5 nm tebal) Dalam beberapa saat pendedahan ke udara, menyekat oksigen dan kelembapan dari matriks logam.

Bahagian aluminium anodizing
Bahagian aluminium anodizing

Filem ini penyembuhan diri-Sepratches atau lecur mencetuskan pembaharuan segera, menjadikan aluminium sangat tahan terhadap kakisan atmosfera.

  • Mekanisme: Chromium, magnesium, atau silikon dalam aloi (Mis., 6061-T6) Meningkatkan lekatan oksida, Tetapi aluminium tulen (Gred 1100) bergantung semata -mata pada integriti al₂o₃.
  • Batasan: Filem ini berliang dengan ion klorida (Cl⁻), menuju ke Pitting kakisan dalam persekitaran asin.
    Anodizing menebal lapisan ke 15-25 μm, meningkatkan rintangan semburan garam dari 500 jam (aluminium kosong) ke 1,000+ jam (ASTM B117), Walaupun ia tetap terdedah kepada kakisan celah di bawah gasket atau pengikat.

Titanium

Titanium mengembangkan lebih nipis tetapi lebih padat Lapisan tio₂ (1-3 nm), yang secara kimia tidak aktif dan mekanikal teguh.

Bahagian aloi titanium pemesinan CNC
Bahagian aloi titanium pemesinan CNC

Filem ini bertanggungjawab untuk ketahanan legenda Titanium terhadap persekitaran yang melampau:

  • Mekanisme: Lapisan TiO₂ secara termodinamik stabil sehingga 600° C., dengan kekuatan dielektrik 30 Mv/m,
    jauh melebihi al₂o₃ (15 Mv/m). Malah dalam garam lebur, ia memperbaharui dengan serta -merta selepas kerosakan.
  • Keunggulan: Ti-6AL-4V pas 5,000+ jam dalam ujian semburan garam -lima kali lebih lama daripada aluminium anodized -tanpa pembentukan atau pembentukan skala,
    menjadikannya satu-satunya logam yang tidak bersalut sesuai untuk rendaman air laut jangka panjang.

Persekitaran marin dan klorida

Dalam air laut, aloi aluminium (terutamanya siri 5xxx dan 6xxx) menderita kakisan pitting apabila kepekatan klorida melebihi beberapa ratus ppm kecuali mereka menerima lapisan anodik atau organik.

Titanium cemerlang di sini: Gred 2 dan Ti-6al-4v kekal bebas pitting dalam air laut penuh kekuatan, Terima kasih kepada kestabilan yang luar biasa Tio₂.

Kelebihan ini menjadikan titanium bahan pilihan untuk loji penyahgaraman, Perkakasan Marin, dan penyambung bawah laut.

Media berasid dan alkali

Aluminium larut dalam asid kuat (Ph < 4) dan pangkalan yang kuat (Ph > 9) melainkan dirawat khas.

Contohnya, 6061-T6 menahan air hujan berasid ringan tetapi cepat merendahkan penyelesaian sulfurik atau natrium hidroksida pekat.

Sebaliknya, Titanium berdiri untuk kedua -dua asid kuat (Mis., HCl, H₂so₄) dan penyelesaian alkali pada suhu ambien, disediakan tiada ejen pengoksidaan yang ada.

Pertimbangan kakisan galvanik

Apabila aluminium menghubungi logam yang lebih mulia (seperti titanium atau keluli tahan karat) dalam elektrolit, ia berfungsi sebagai rakan kongsi anodik dan corrodes dengan sengaja.

Pereka mesti melindungi sendi logam-menggunakan plastik, pengedap, atau salutan penghalang - untuk mengelakkan serangan galvanik pesat terhadap komponen aluminium.

Kestabilan jangka panjang dan rawatan permukaan

Lebih bertahun -tahun perkhidmatan, Filem oksida aluminium tetap nipis tetapi mungkin mengalami serangan setempat; Recoating atau anodisasi semula berkala membantu mengekalkan perlindungan.

Lapisan oksida Titanium tetap stabil selama -lamanya, walaupun di bawah suhu kitaran ke 550 ° C., dengan risiko pemisahan yang minimum.

Untuk persekitaran yang melampau, seperti insinerator sisa atau reaktor kimia yang agresif,

Jurutera sering menggunakan lapisan tambahan (Mis., Cat polimer pada aluminium, semburan haba seramik di titanium) Untuk memberikan penghalang tambahan terhadap hakisan dan pendedahan kimia.

6. Fabrikasi dan kebolehkerjaan: Kerumitan dan kebolehcapaian yang berbeza

Fabrikasi dan kebolehkerjaan aluminium vs. Titanium menyimpang dengan ketara, didorong oleh sifat fizikal dan kimia aloi mereka.

Titik lebur rendah dan kelesuan aluminium membolehkan kos efektif, Pengeluaran volum tinggi,

Walaupun ketahanan suhu tinggi Titanium dan reaktiviti permintaan teknik khusus, memberi kesan kepada kedua-dua kerumitan pembuatan dan daya maju penggunaan akhir.

Pemutus dan penempaan: Skalabiliti vs. Pengkhususan

Aluminium: Juara pengeluaran besar -besaran

  • Dominasi pemutus: Dengan titik lebur 660° C.- Terendah di kalangan logam kejuruteraan biasa -aluminium cemerlang dalam Pemutus pasir, die casting, dan Pelaburan Pelaburan.
    Mati Casting, khususnya, mencapai geometri yang rumit (Ketebalan dinding seperti nipis 0.8 mm) pada kelajuan hingga 100 kitaran/jam, Sesuai untuk blok enjin automotif (Mis., A356 Aluminium, kos: $2-5/kg).
  • Memalsukan kecekapan: Panas di 400-500 ° C. menghasilkan komponen kekuatan tinggi seperti tulang rusuk sayap pesawat (7075-T6), dengan kehidupan mati melebihi 10,000 kitaran kerana memakai alat yang rendah.
    Sejuk menjalin lebih lanjut meningkatkan kemasan permukaan (RA ≤0.8 μm) untuk barang pengguna seperti bingkai telefon pintar.
Memasuki lengan kawalan aluminium
Memasuki lengan kawalan aluminium

Titanium: Khusus untuk kemelut tinggi, Bahagian tekanan tinggi

  • Cabaran Casting: Titanium 1,668° C Titik lebur memerlukan Pemutus vakum untuk mengelakkan pencemaran oksigen/nitrogen, yang akan memeluk logam.
    Ini meningkatkan kos peralatan dengan 300% berbanding dengan aluminium, dengan acuan hidup terhad kepada 1,000-5,000 kitaran (Mis., TI-6AL-4V Turbin Casings, kos: $30-100/kg).
  • Menunaikan Keperluan: Panas di 900-1,000 ° C. Dalam atmosfera terkawal membentuk komponen kekuatan tinggi seperti gear pendaratan pesawat,
    Tetapi kos perkakas adalah 10x lebih tinggi daripada aluminium, dan hasil bahan jatuh ke 60-70% kerana rintangan ubah bentuk yang tinggi.
Bahagian Titanium Pelaburan Pelaburan
Bahagian Titanium Pelaburan Pelaburan

Kimpalan dan pemesinan: Teknik dan tradeoffs

Kimpalan: Precision vs.. Perlindungan

  • Kimpalan aluminium:
    • Kaedah: Saya (Gawn) dan TIG (GTAW) adalah standard, menggunakan logam pengisi seperti 4043 (Al-Si) atau 5356 (Al-mg).
      Kelajuan kimpalan mencapai 1-2 m/saya, Tetapi risiko keliangan (dari hidrogen terlarut) memerlukan permukaan yang bersih dan dipanaskan (100-150 ° C untuk bahagian tebal).
    • Kos: $50-100 per jam, dengan rawatan haba pasca kimpalan (untuk 7075-T6) menambah 15-20% ke masa pemprosesan.
  • Kimpalan titanium:
    • Kaedah: Kimpalan TIG di bawah argon tulen atau kimpalan rasuk elektron dalam vakum untuk mengelakkan Penstabilan β-fasa dari oksigen (yang mengurangkan kemuluran).
      Kelajuan kimpalan adalah 30% lebih perlahan daripada aluminium, dan logam pengisi (Mis., Ti-6Al-4V Wire, $50/kg) 5x lebih mahal.
    • Kos: $200-300 per jam, dengan kawalan kualiti yang ketat (Mis., Pemeriksaan X-ray untuk 100% kimpalan aeroangkasa).

Pemesinan: Kelajuan vs. Pengurusan haba

  • Kebolehkerjaan aluminium:
    • Kelebihan: Kekonduksian terma yang tinggi (205 W/m · k) menghilangkan haba dengan cekap, membenarkan pemesinan berkelajuan tinggi dengan Alat HSS pada 200-300 m/i (kelajuan pemotongan).
      Kekasaran permukaan serendah Ra 0.4 μm boleh dicapai dengan kilang akhir karbida, Sesuai untuk bahagian ketepatan seperti tenggelam haba.
    • Kehidupan Alat: Pengerasan kerja yang minimum bermakna penggantian alat berlaku setiap 5-8 jam dalam operasi berterusan, jauh lebih rendah daripada titanium 1-2 jam.
  • Titanium machinability:
    • Cabaran: Kekonduksian terma yang rendah (16 W/m · k) Perangkap Panas di Antara Muka Kerja Alat, Meningkatkan alat dipakai oleh 50%.
      Kelajuan pemesinan terhad kepada 50-80 m/saya, dan hanya alat karbida atau seramik (kos: $100+/masukkan) dapat menahan daya pemotongan yang tinggi (20% lebih tinggi daripada aluminium).
    • Keperluan penyejuk: Penyejuk tekanan tinggi (80-100 bar) adalah wajib untuk mengelakkan tepi terbina, Meningkatkan masa pemesinan oleh 30% dan penggunaan cecair oleh 40%.

Rawatan permukaan: Meningkatkan fungsi dan bentuk

Rawatan permukaan aluminium

  • Anodizing: Proses kos efektif ($10-20/m²) yang tumbuh lapisan al₂o₃ berliang (5-25 μm), Meningkatkan rintangan kakisan (Rintangan semburan garam: 1,000+ jam) dan membolehkan warna bersemangat.
    Profil seni bina (6063-T6) Umum menggunakan anodisasi asid sulfurik untuk ketahanan dan rayuan estetik.
  • Salutan serbuk: Digunakan pada 180-200 ° C., Ia memberikan kemasan tahan UV (5-10 tahun waranti) untuk komponen luaran seperti pagar aluminium, dengan kekuatan lekatan melebihi 5 N/mm.

Rawatan permukaan titanium

  • Plasma nitriding: Meningkatkan kekerasan permukaan ke 1,000-1,500 HV (vs. 350 HV untuk AS-Machined Ti-6al-4v), Kritikal untuk bahagian tahan haus seperti aci gear dalam aplikasi laut.
    Kos: $50-100/m², Tetapi jangka hayat meningkat oleh 2x dalam persekitaran yang kasar.
  • Pemendapan wap fizikal (Pvd): Deposit DLC (Karbon seperti berlian) atau salutan timah (5-10 μm) untuk mengurangkan geseran (Koefisien ≤0.2),
    digunakan dalam implan perubatan titanium untuk meningkatkan biokompatibiliti dan rintangan haus.

7. Nisbah berat ke kekuatan dan aplikasi struktur

Dominasi aeroangkasa

  • Aluminium: Mengawal 70-80% berat kerangka pesawat udara (Mis., Boeing 737), dengan 2024-T3 yang digunakan untuk kulit fiuslaj kerana kos dan kebolehpercayaan.
    Batasan: Melembutkan melebihi 150 ° C., memerlukan titanium untuk bahagian enjin (Mis., Ti-6al-4v di Turbin Airbus A350, beroperasi pada suhu 500 ° C.).
  • Titanium: Akaun untuk 15-20% berat jet moden (Boeing 787), dengan kekakuan dan ketahanan keletihannya sesuai untuk sayap dan gear pendaratan, Walaupun berada 60% lebih berat daripada aluminium.

Perdagangan automotif

  • Aluminium: Menguasai kandang bateri EV (Tesla Model Y., 40% Penjimatan Berat vs.. keluli) dan panel badan (Audi A8, 40% lebih ringan daripada keluli), didorong oleh kos ($20/kg untuk bahagian yang terbentuk).
  • Titanium: Penggunaan khusus dalam komponen berprestasi tinggi seperti sistem ekzos (50% lebih ringan daripada keluli tahan karat, Tetapi $ 1,000+/kg), terhad oleh perbelanjaan tetapi bernilai rintangan kakisan dalam kenderaan mewah.

8. Pertimbangan kos dan ekonomi

Kos bahan mentah dan pemprosesan

  • Aluminium: Kos utama: $2-3/kg; dikitar semula: $1-2/kg (rizab bauksit yang banyak di Australia, China).
  • Titanium: Sponge Titanium: $30-60/kg; Bar aloi: $100-200/kg (Bergantung pada bijih rutil/ilmenit yang jarang berlaku, 90% Bersumbu dari Australia dan Afrika Selatan).

Ekonomi kitaran hayat

  • Penyelenggaraan: Aluminium memerlukan salutan berkala (Mis., anodizing setiap 10 tahun, $50/m²), Walaupun filem pasif Titanium mengurangkan pemeliharaan oleh 70% dalam persekitaran yang keras.
  • Recyclabality: Aluminium membawa dengan 90% kadar kitar semula, penjimatan 95% tenaga vs. pengeluaran utama; Titanium kitar semula di 50-70%, dikekang oleh pencemaran aloi tetapi masih menjimatkan 85% tenaga.

9. Aplikasi aluminium vs. Titanium

Aeroangkasa

  • Aluminium menguasai komponen struktur besar seperti kulit sayap, panel fiuslaj, dan rasuk lantai.
    Ketumpatan yang rendah dan kebolehbagaian yang sangat baik membolehkan pengeluar mencipta cahaya, Pengekstrakan kompleks dan perhimpunan rivet yang digunakan dalam pesawat komersial (Mis., 2024-Aloi T3 dan 6061-T6).
  • Titanium mendapati tempatnya dalam bilah kipas enjin yang tinggi dan bertekanan tinggi, cakera pemampat, dan komponen ekzos.
    Kehidupan keletihan dan rintangan kakisan Ti-6Al-4V membolehkan bahagian turbin untuk menahan suhu sehingga 600 ° C., di mana aloi aluminium akan melembutkan.
Perkhidmatan Pemesinan Titanium CNC
Perkhidmatan Pemesinan Titanium CNC

Automotif

  • Aluminium mempunyai banyak blok enjin, kepala silinder, Roda, dan panel badan kereta moden, mengurangkan jisim kenderaan sebanyak sebanyak 100 kg dalam reka bentuk intensif aluminium.
    Dalam kenderaan elektrik, Penggunaannya di perumahan bateri dan penukar haba menyumbang terus ke julat lanjutan.
  • Titanium, sementara lebih mahal, muncul dalam sistem ekzos prestasi dan mata air injap untuk kereta berprestasi tinggi dan perlumbaan.
    Penggunaannya dalam menghubungkan batang dan pengikat memberikan kekuatan dan rintangan haba tanpa penalti berat badan yang berlebihan.

Perubatan dan Bioperubatan

  • Aluminium Membuat bingkai ringan untuk peralatan diagnostik dan perabot hospital di mana biokompatibiliti tidak kritikal.
  • Titanium berdiri tidak dapat ditandingi untuk penggantian implan dan lutut, lekapan gigi, dan batang tulang belakang -kerana filem TiO₂nya menghalang kakisan badan dan menggalakkan osseointegration.
    Gred 5 Implan Ti-6al-4v secara rutin dekad terakhir di vivo.

Marin dan luar pesisir

  • Aluminium aloi (5siri xxx) berkhidmat dalam struktur superstruktur, badan kraf berkelajuan tinggi, dan tiang antena maritim.
    Berat rendah mereka meningkatkan keapungan dan kecekapan bahan api, Walaupun mereka memerlukan salutan pelindung terhadap pitting air masin.
  • Titanium cemerlang dalam paip air laut, tiub pelindung haba, dan perumahan tenggelam, di mana kakisan yang disebabkan oleh klorida akan merendahkan aluminium atau keluli dengan cepat.
    Perkhidmatan jangka panjangnya dalam loji penyahgaraman dan telaga bawah laut membenarkan kos bahan premium.

Sukan dan Rekreasi

  • Aluminium tetap menjadi bahan pilihan untuk bingkai basikal, Racquets tenis, dan perkhemahan berkadar dengan keterjangkauan dengan nisbah kekuatan-ke-berat yang menggalakkan.
  • Titanium memenuhi peralatan mewah: kepala kelab golf, garpu basikal premium, dan bingkai kacamata.
    Dalam aplikasi ini, Pengguna Nilai Tanggapan Keletihan Titanium Titanium, Kekebalan kakisan, dan "rasa" yang tersendiri. "

Tenaga dan perindustrian

  • Aluminium melakukan sirip panas, Perubatan Transformer, dan talian penghantaran overhead, di mana kekonduksian terma dan elektrik yang tinggi memacu kecekapan.
  • Titanium berfungsi di dalam kapal pemprosesan kimia, Unit desulfurisasi gas, dan penerima pekat, memanfaatkan rintangannya terhadap serangan asid dan berbasikal haba sehingga 600 ° C..

10. Ringkasan Kelebihan dan Kelemahan

Aluminium

  • Kelebihan: Berat rendah, kekonduksian yang tinggi, kos efektif, mudah dikitar semula, Formabiliti yang sangat baik.
  • Kekurangan: Kekuatan suhu tinggi terhad, Rintangan kakisan sederhana, Isu Galvanic.

Titanium

  • Kelebihan: Kekuatan yang tinggi, Rintangan kakisan yang luar biasa, prestasi suhu tinggi, biokompatibiliti.
  • Kekurangan: Kos tinggi, fabrikasi yang sukar, kekonduksian yang lebih rendah, kitar semula yang lebih kompleks.

11. Ringkasan Jadual Perbandingan Aluminium vs. Titanium

Harta benda Aluminium (6061-T6) Titanium (Ti-6al-4v)
Ketumpatan (g/cm³) 2.70 4.51
UTS (MPA) 310 900
Kekuatan hasil (MPA) 275 830
Modulus elastik (GPA) 69 110
Kekonduksian terma (W/m · k) 235 22
Titik lebur (° C.) 660 1 668
Rintangan kakisan Baik (memerlukan salutan) Cemerlang
Kebolehkerjaan Cemerlang Moderat -sukar difahami
Kos ($/kg) 2.0-3.0 15.0-30.0
Kecekapan kitar semula (%) > 90 > 80

12. Kesimpulan

Aluminium vs. Titanium menduduki peranan pelengkap dalam kejuruteraan: Aluminium menawarkan kos efektif, Prestasi ringan untuk aplikasi volum tinggi, Walaupun titanium memberikan kekuatan yang luar biasa dan ketahanan kakisan untuk menuntut persekitaran.

Melangkah ke hadapan, Tumpuan aluminium akan beralih ke arah pengeluaran yang lebih hijau dan komposit lanjutan, sedangkan titanium akan mengadopsi pembuatan aditif dan novel β-aloi untuk mengurangkan kos.

Akhirnya, Memilih di antara mereka memerlukan keperluan prestasi mengimbangi, Kekangan belanjawan, dan matlamat kelestarian.

 

Soalan Lazim

Yang lebih ringan, aluminium atau titanium?

Aluminium beratnya 2.70 g/cm³, Walaupun Titanium adalah 4.51 g/cm³. Oleh itu, aluminium menawarkan kelebihan berat badan yang ketara dalam aplikasi di mana pengurangan jisim adalah kritikal.

Logam mana yang lebih kuat?

Dalam aloi struktur biasa, Ti-6al-4v (Gred 5 titanium) mencapai kekuatan tegangan muktamad berhampiran 900 MPA, manakala aloi aluminium kekuatan tinggi seperti 7075-T6 teratas di sekitar 570 MPA.

Apa yang lebih baik, aluminium atau titanium?

  • Aluminium menang untuk berat badan rendah, Kekonduksian terma/elektrik yang tinggi, kemudahan pemesinan dan kimpalan,
    dan kos rendah-ideal untuk volum tinggi, Aplikasi suhu sederhana (mis. badan automotif, penukar haba).
  • Titanium cemerlang dalam kekuatan tinggi, tahan keletihan, dan peranan tahan karat, terutamanya pada suhu tinggi (Hingga 400-600 ° C),
    menjadikannya bahan pilihan untuk komponen enjin aeroangkasa, Peralatan pemprosesan kimia, dan implan biomedikal.

Adakah titanium atau aluminium lebih mahal?

Titanium kos lebih banyak:

  • Bahan mentah: Aluminium berjalan sekitar $ 2- $ 3 per kg, sedangkan titanium menjual kira -kira $ 15- $ 30 per kg.
  • Pemprosesan: Keperluan titanium untuk mencairkan vakum, penempaan khusus, dan kimpalan gas lengai terus meningkatkan jumlah kosnya-selalunya 5-10 × komponen aluminium setanding.

Adakah aluminium gores lebih mudah daripada titanium?

Ya. Aloi titanium (Mis., Ti-6al-4v) biasanya mendaftar di sekitar 330 Hb Pada skala kekerasan Brinell, sedangkan aloi aluminium biasa (6061-T6, 7075-T6) jatuh antara 95-150 HB.

Kekerasan Titanium yang lebih tinggi dan rintangan haus bermakna permukaan aluminium akan menggaru atau lebih mudah di bawah keadaan hubungan yang sama.

Tinggalkan komen

Alamat e -mel anda tidak akan diterbitkan. Bidang yang diperlukan ditandakan *

Tatal ke Atas

Dapatkan petikan segera

Sila isi maklumat anda dan kami akan menghubungi anda dengan segera.