티타늄의 상위 10가지 특성

(1) 저밀도, 고강도, 비강도

티타늄의 밀도는 4.51g/cm3로 강철의 57%로, 티타늄은 알루미늄보다 2배도 채 안 무겁고, 알루미늄보다 3배 더 강합니다. 티타늄 합금 비강도(강도/밀도 비율)는 산업용 합금에 일반적으로 사용되며(표 2-1 참조), 티타늄 합금 비강도는 스테인레스강의 3.5배입니다. 알루미늄 합금 1.3배; 마그네슘 합금은 1.7배의 합금이므로 항공우주 산업에서는 재료의 구조가 필수적입니다.
(2) 우수한 내식성

티타늄의 부동태는 산화막의 존재에 따라 달라지며 산화 매체에서의 내식성은 환원 매체보다 훨씬 좋습니다. 환원 매체에서는 고속 부식이 발생합니다. 티타늄은 해수, 습식 염소 가스, 아염소산염 및 차아염소산염 용액, 질산, 크롬산, 금속 염화물, 황화물 및 유기산과 같은 일부 부식성 매체에서 부식되지 않습니다. 그러나 티타늄과 반응하여 수소를 생성하는 매체(예: 염산 및 황산)에서 티타늄은 일반적으로 부식 속도가 높습니다. 그러나 산에 소량의 산화제를 첨가하면 티타늄 표면에 부동태막이 형성됩니다. 따라서 티타늄은 강황산-질산 또는 염산-질산 혼합물, 심지어 유리염소를 함유한 염산에서도 내식성을 가집니다. 티타늄의 보호 산화막은 소량의 물이나 수증기라도 금속이 물과 만나면 형성되는 경우가 많습니다. 티타늄이 물이 전혀 없는 상태에서 강력한 산화 환경에 노출되면 급속한 산화가 일어나 격렬한 반응이 일어나며 심지어 자연발화까지 일어나는 경우가 많습니다. 이러한 현상은 티타늄이 과량의 질소산화물을 함유한 발연 질산과 반응할 때, 티타늄이 건조 염소 가스와 반응할 때 발생합니다. 따라서 이러한 반응을 예방하려면 일정량의 물이 필요합니다.

(3) 내열성이 좋다

일반적으로 알루미늄은 150도, 스테인레스 스틸은 310도에서 원래 성능이 손실되고 티타늄 합금은 500도 정도에서 여전히 좋은 기계적 특성을 유지합니다. 항공기 속도가 음속의 2.7배에 도달하면 항공기 구조의 표면 온도가 230도에 도달하며 알루미늄 합금과 마그네슘 합금은 사용할 수 없지만 티타늄 합금은 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 티타늄은 내열성이 좋아 항공기 엔진의 압축기 디스크와 블레이드, 항공기 후방 동체 외판 등에 사용됩니다.
(4) 우수한 저온 성능

특정 티타늄 합금(예: Ti - 5AI - 2.5SnELI)은 온도 감소에 따라 강도가 증가하지만 감소에 따른 가소성은 그리 크지 않으며 저온에서도 여전히 우수한 연성과 인성을 갖습니다. 초저온에서의 사용에 적합합니다. 건식 액체수소 및 액체산소 로켓 엔진이나 유인 우주선의 초저온 컨테이너 및 보관 상자에 사용할 수 있습니다.

(5) 비자성

티타늄은 비자성체로 잠수함 포탄에 사용되며 지뢰 폭발을 일으키지 않습니다.

(6) 작은 열전도율
티타늄의 열전도율은 강철의 1/5, 알루미늄은 1/13, 구리는 1/25로 작습니다. 열전도율이 낮다는 것은 티타늄의 단점이지만 어떤 경우에는 티타늄의 이러한 특징을 활용할 수도 있습니다.
(7) 낮은 탄성률
티타늄의 탄성률은 강철의 55%에 불과해 구조재로 사용할 경우 탄성률이 낮은 것이 단점이다.

(8) 인장강도와 항복강도는 서로 가깝다.

Ti-6AI-4V 티타늄 합금 인장 강도는 960MPa, 항복 강도는 892MPa이며 둘 사이의 차이는 58MPa에 불과합니다.
(9) 티타늄은 고온에서 쉽게 산화됩니다.

티타늄은 수소-산소 결합력이 강하므로 산화 및 수소 흡수 방지에 주의해야 합니다. 티타늄 용접은 오염을 방지하기 위해 아르곤 보호 상태에서 수행되어야 합니다. 티타늄 튜브 및 시트는 미세 산화 분위기를 제어하기 위해 진공, 티타늄 단조 열처리에서 열처리해야 합니다.

(10) 낮은 감쇠 저항

티타늄과 다른 금속재료(구리, 강철)로 만들어진 시계와 같은 모양과 크기, 각 시계에 동일한 힘이 가해지면 티타늄으로 만든 시계는 오랜 시간의 소리에 맞춰 진동한다는 것을 알 수 있습니다. 시계에 주어진 에너지를 두드리는 것은 쉽게 사라지지 않기 때문에 티타늄의 감쇠 성능이 낮다고 합니다.