Janina Adamus, Piotr Lacki
Politechnika Częstochowska


Zalety i wady tytanu i jego stopów
Niekwestionowaną zaletą tytanu jest lekkość i dobra odporność na korozję. Chociaż wiemy, że marzenia Wokulskiego o metalu lżejszym od powietrza są nierealne, to satysfakcjonujące jest to, że producenci tytanu i wytwórcy wyrobów tytanowych walcząc o szerszy rynek zbytu, wprowadzają nowe technologie, pozwalające na produkcję lżejszych i tańszych w eksploatacji konstrukcji. Na rysunku 1 porównano gęstość tytanu z wybranymi materiałami konstrukcyjnymi. Dzięki temu, że tytan ma najkorzystniejszy wskaźnik wytrzymałości do gęstości (Re/ρ), spośród wszystkich materiałów metalowych aż do temperatury 600oC, stopy tytanu znajdują zastosowanie tam, gdzie ciężar konstrukcji i jej wytrzymałość mają istotne znaczenie, tj. w lotnictwie i przemyśle kosmicznym. W tabeli 1 porównano niektóre właściwości materiałów tytanowych z wybranymi materiałami konstrukcyjnymi.Właściwości | Tytan technicznie czysty | Stopy tytanu | Stale | Stale nierdzewne | Stopy niklu | Stopy aluminium |
Gęstość [g/cm3] | 4,51 | 4,1 ÷ 4,8 | 7,8 | 7,9 | 8,2 ÷ 8,9 | 2,6 ÷ 2,8 |
Umowna granica plastyczności | 170 ÷ 500 | 400 ÷ 1400 | 200 ÷ 2000 | 250 ÷ 600 | 200 ÷ 1400 | 120 ÷ 400 |
Moduł Younga E, GPa | 110 | 80 ÷ 115 | 210 | 195 | 200 | 65 |
Wsp. cieplnej rozszerzalności liniowej, °C | 9 | 7,5 ÷ 10 | 11,7 | 17,3 | 11,4 ÷ 14 | 21 ÷ 24 |
Przewodoność cieplna W/(m K) | 22 | 6 ÷ 13 | 65 | 14 | 15 | 160 |

Przyczyny wzrostu zapotrzebowania na elementy tytanowe w przemyśle lotniczym

Zapotrzebowanie na nowoczesne technologie
Wzrastające zapotrzebowanie na tytanowe elementy powłokowe z uwagi na konieczność ciągłego obniżania ciężaru konstrukcji i niską zdolność stopów tytanu do kształtowania tradycyjnymi metodami powodują wzrost zapotrzebowania na nowoczesne technologie wytwarzania. Szczególnie ważne są technologie, które pozwalają na kształtowanie elementów niemal na gotowo (tzw. „near net-shape manufacturing”) bez konieczności dodatkowej obróbki wykańczającej. Takie możliwości dają procesy tłoczenia blach prowadzone w specjalnych warunkach. W ramach zadania ZB8 Projektu „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Nr POIG.0101.02-00-015/08 zespół badawczy Politechniki Częstochowskiej opracował m.in. kilka technologii umożliwiających kształtowanie na zimno elementów typu czasza kulista bądź dużych paneli z przetłoczeniami usztywniającymi z trudno odkształcalnych blach tytanowych np. ze stopu Ti6Al4V.
Podziękowania:
Badania realizowane w ramach Projektu “Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”, Nr POIG.01.01.02-00-015/08-00 w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka (PO IG). Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.
1. Adamus J.: Tytan i jego stopy jako materiał stosowany na elementy tłoczone. Inżynieria Materiałowa, 30/5 (2009): 310-313
2. Adamus J.: Stamping of the Titanium Sheets. Key Engineering Materials, 410-411 (2009): 279-288;
3. Adamus J., Lacki P.: Possibility of the increase in titanium sheets’ drawability. Key Engineering Materials 549 (2013) 31-38
4. Adamus J., Lacki P.: Investigation of sheet-titanium forming with flexible tool – experiment and simulation. Archives of Metallurgy and Materials 57/4 (2012) 1247-1252
5. Adamus J., Lackner J.M., Major Ł.: A study of the impact of anti-adhesive coatings on the sheet-titanium forming processes. Archives of Civil and Mechanical Engineering 13 (2013) 64–71
PROGRAM OPERACYJNY INNOWACYJNA GOSPODARKA
Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii: Działanie 1.1. Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy.
Pozostałe wpisy
Boskie metale
Podzielasz naszą pasję i podobnie jak my, chcesz poszerzyć swoją wiedzę na temat wyrobów hutniczych? Zapraszamy do lektury przygotowanego przez nas zestawienia ciekawostek i faktów dotyczących metali.
Nieinwazyjne badania materiałowe
Jednorodność blach ma bezpośredni wpływ na ich wytrzymałość, dlatego parametr ten jest bardzo często kontrolowany ze szczególną uwagą. Na zlecenie klientów wykonujemy nieinwazyjne badania gotowych wyrobów.
Zastosowanie tytanu w medycynie
Biokompatybilność może być zdefiniowana jako zdolność materiału do prawidłowego jego zachowania w kontakcie z tkanką biologiczną. Tytan jest metalem, który jednak wykracza poza tę definicję, bo cechuje się dodatkowo tzw. osseointegracją.