티타늄 사용 이유
무게 감소
티타늄의 고강도 및 저밀도(강철보다 약 40% 낮음)는 체중 감소를 위한 많은 기회를 제공합니다. 가장 좋은 예는 보잉 777 및 787 항공기와 에어 버스 A380의 랜딩 기어에 그것의 사용이다. 도 1은 777 항공기의 랜딩 기어를 나타낸다. 1 표시된 모든 부품은 Ti-10V-2Fe-3Al으로 만들어집니다. 이 합금의 최소 인장 강도는 1,193 MPa; 1,930MPa에서 사용되는 고강도 저합금 강철 4340M을 대체하는 데 사용됩니다. 이 교체는 580kg 이상의 체중 감소를 초래했습니다. 1 보잉 787은 차세대 고강도 티타늄 합금 Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr을 사용하며, 강도가 약간 높고 특정 처리 이점이 있습니다. 랜딩 기어 구조에 티타늄을 사용하면 내식성으로 랜딩 기어의 유지 보수 비용도 크게 줄여야 합니다. 저밀도와 고강도는 자동차 응용 제품을 위한 로드 연결과 같은 부품의 왕복에 매우 매력적입니다. 마찬가지로, 가족 용 자동차의 가격이 너무 비싸지 만 미국 에너지부는 자동차와 트럭에 대한 티타늄 부품의 가격을 합리적으로 만들기 위해 많은 투자를하고 있습니다. (티타늄은 하이 엔드 레이싱 카에 성공적으로 사용되었으며, 비용은 그렇게 큰 문제가되지 않습니다.)
공간 제약 조건
이 응용 프로그램은 자주 나타나지 않지만 중요합니다. 가장 좋은 예는 737, 747 및 757에 사용되는 랜딩 기어 빔입니다. 이 구성 요소는 날개와 동체 사이를 실행하여 랜딩 기어를 지원합니다. 다른 보잉 비행기는 이 응용 분야에서 알루미늄 합금을 사용하지만 위의 비행기의 경우 하중이 높고 알루미늄 구조가 날개 봉투에 적합하지 않습니다. 알루미늄 합금의 비용이 훨씬 낮기 때문에 첫 번째 선택이 될 것입니다. 강철은 또 다른 옵션이지만 무게는 더 높을 것입니다.
작동 온도
엔진과 배기 면적의 구조는 고온에서 작동하므로 주요 선택은 티타늄 기반 또는 니켈 기반 합금입니다. 마찬가지로, 니켈 합금크게 무게를 증가 시킬 것 이다. 티타늄 엔진 합금의 서비스 온도는 약 600 °C만큼 높습니다. 플러그 및 노즐(그림 2)과 같은 일부 응용 프로그램은 특정 작동 조건에서 짧은 시간 동안 이 온도 이상의 온도를 견딜 수 있습니다. 특수 엔진 합금을 제외하고 티타늄 합금의 온도 제한은 약 540 °C입니다. 이 온도 위에 산소 오염이 문제가되어 표면이 부서지기 쉽습니다. 티타늄은 또한 로켓 엔진의 임펠러와 같은 저온에서 구조물에 사용됩니다.
내식성
티타늄은 공기에 노출될 때 즉시 형성되는 매우 힘든 초기 산화물을 가지고 있습니다. 이 산화물은 우수한 내식성을 담당합니다. 항공 우주 환경에서 부식은 티타늄의 요인이 아닙니다. 티타늄은 구덩이가 없습니다. 저자의 의견으로는, 이것은 고품질 서비스 경험의 본질입니다. 사용 에서, 알루미늄 및 강철 합금 결국 부식 구덩이를 형성 합니다., 스트레스 라이저 역할을 하 고 스트레스 부식 또는 피로 균열을 일으킬. 이것은 티타늄과 함께 일어나지 않습니다. 이 내식성은 화학, 석유 화학, 펄프, 종이 및 건설 산업을 통해 실행됩니다. 티타늄과 그 합금은 대부분의 산화, 중립 및 억제 감소 조건하에서 우수한 저항을 가지고 있습니다. 또한 인체에 내식성을 가지고 있습니다. 생체 적합성도 매우 좋습니다. 그것은 보철 장치에 사용되며 뼈는 합리적으로 설계된 티타늄 구조로 자랍니다. 상업용 순수 티타늄은 외부 시공 응용 분야에도 사용되며, 일본에서 시작되었습니다. 유지 보수가 필요하지 않으므로 외부 표면에 사용됩니다. 그 중 에서도 가장 유명한 것은 스페인 빌바오의 구겐하임 미술관 외관에 사용된다.
복합 재료 호환성
티타늄은 폴리머 복합재료의 흑연 섬유와 호환됩니다. 알루미늄과 흑연 사이에는 전기 잠재력이 높습니다. 알루미늄이 젖을 때 흑연과 접촉하면 알루미늄이 부식됩니다. 유리 섬유 층과 같은 방법에 의해 복합 재료로부터 분리 될 수 있지만 검사 및 교체가 어려운 영역에서티타늄은 보수적 인 방법으로 사용됩니다. 또한 티타늄의 열 팽창(CTE) 계수는 흑연보다 높지만 알루미늄보다 훨씬 낮습니다. 동체 구조의 작동 온도 범위 내에서도, 더운 날씨에 는 +55°C로 순항하는 동안 약 -60°C에서 복합 재료에 부착된 알루미늄 구조의 CTE의 차이는 매우 높은 하중을 야기할 것입니다. 이것은 티타늄 구조에 문제가 되지 않습니다. 분명히, 더 이상 구성 요소, 알루미늄을 사용 하 여 더 큰 문제.
낮은 계수
중요한 주요 영역은 강철 스프링의 교체입니다. 계수는 강철의 절반 정도이기 때문에 코일의 절반만 필요합니다. 고강도 와 밀도 (강철의 약 60 %)를 결합하여 강철 스프링은 이상적으로 무게를 약 70 %까지 줄일 수 있습니다. 또한 티타늄은 우수한 내식성을 제공하여 유지 보수 비용을 절감합니다.
갑옷
티타늄은 우수한 탄도 저항을 가지고 있습니다. 강철 또는 알루미늄 갑옷과 비교하여, 관심의 아리얼 밀도에서 동일한 탄도 보호 기능을 가지고 있으며, 따라서 크게 군사 지상 전투 차량의 무게를 줄일 수 있습니다 15-35% 무게를 줄일 수 있습니다. 경량 차량은 더 나은 운송 성과 기동성을 가지고 있습니다. 우수한 내식성, 낮은 페로자성, 복합 재료와의 호환성도 상당한 이점을 제공합니다. 업그레이드 된 차량에 티타늄을 사용하는 두 가지 프로젝트는 브래들리 보병 전투 차량 (그림 3)과 아브람스 주요 전투 탱크입니다. 2 티타늄의 상대적으로 높은 비용은 전자 빔, 차가운 난로 및 단일 용융 통으로 만든 플레이트를 사용하여 성공적으로 감소되었습니다. 3
