Laporan Penelitian Komprehensif tentang Paduan Titanium dan Titanium: Karakteristik Dasar, Kemajuan Penelitian dan Tantangan Masa Depan

1 Sifat fisik dan kimia dasar paduan titanium dan titanium
Titanium, sebagai logam ringan strategis, menempati posisi yang tak tergantikan di bidang industri - tinggi dengan kekuatan spesifik yang sangat baik (rasio kekuatan/kepadatan) dan semua - resistansi korosi lingkungan. Kepadatan titanium hanya 4,51 g/cm³ (sekitar 57% baja), tetapi kekuatannya setara dengan baja kekuatan- tinggi, menjadikannya kekuatan spesifik tertinggi di antara bahan logam. Struktur kristal titanium adalah hexagonal Close - dikemas (hcp, fase) di bawah 882 derajat dan tubuh - terpusat kubik (bcc, fase) di atas 882 derajat. Karakteristik perubahan fase ini memberikan kemungkinan yang kaya untuk desain paduan.

 

1.1 Kinerja Suhu Mekanik dan Kemampuan Suhu Tinggi dan Rendah: Paduan Titanium masih mempertahankan kekuatan yang baik dalam kisaran 450 - 600 derajat, seperti ti - 6AL-4V, yang mempertahankan kekuatan luluh lebih dari 500 MPa pada 400 derajat. Kinerja suhu rendah bahkan lebih menonjol. Perpanjangan paduan TA7 pada suhu hidrogen cair -253 derajat lebih besar dari 12%, menjadikannya bahan yang disukai untuk wadah bahan bakar kriogenik dirgantara. Mekanisme Resistensi Korosi: Film Pasifan TiO₂ yang padat (ketebalan 5-20 nm) langsung terbentuk pada permukaan titanium, membuat laju korosi dalam air laut, klorin-alkali dan media asam lebih rendah dari 0,001 mm/A. Ketahanannya terhadap retak korosi pitting dan stres (SCC) secara signifikan lebih baik daripada baja tahan karat, dan dikenal sebagai "logam laut". Biokompatibilitas: Kepadatan arus korosi diri dari titanium murni dalam cairan tubuh yang disimulasikan serendah 2,24 × 10⁻⁸ A/cm², dan kurangnya pelepasan ion logam menjadikannya bahan inti untuk sendi buatan dan implan gigi.

 

1.2 Tantangan pemrosesan yang melekat pada cacat konduktivitas termal: Konduktivitas termal hanya 17 W/M · K (1/14 aluminium), dan suhu di zona pemotongan setinggi lebih dari 1000 derajat, yang mempercepat keausan pahat. Aktivitas Kimia Tinggi: Bereaksi dengan O, N, dan H pada suhu tinggi untuk menghasilkan 50 - 200 μm Lapisan yang dikeraskan, yang membutuhkan perlindungan atmosfer inert untuk diproses. Modulus elastis rendah: Sekitar 110 GPa (1/2 baja), menghasilkan pemrosesan parah Springback dan kesulitan dalam mengendalikan akurasi pembentukan bagian berdinding tipis.