De moderne industrie vereist dat structurele materialen een hoge sterkte, breuktaaiheid en stijfheid hebben en tegelijkertijd het gewicht zoveel mogelijk verminderen. In dit geval zijn lichtgewicht, zeer sterke legeringen, vertegenwoordigd door aluminium en titanium, en lastdragende hittebestendige legeringen, vertegenwoordigd door op Ni gebaseerde superlegeringen, een van de belangrijkste ontwikkelingsmaterialen geworden in de nieuwe materiaalonderzoeks- en ontwikkelingsplannen van verschillende landen. , en ze zijn ook belangrijk bij laseradditieve productie. belangrijke toepassingsmaterialen.
De voordelen en verschillen van titanium en aluminium
Aluminiumlegeringen en titaniumlegeringen worden, vanwege hun uitstekende lage dichtheid en structurele sterkte, veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie, de machinebouw en andere gebieden, of het nu gaat om 3D-printen of CNC-verwerking, en nemen vooral een zeer belangrijke positie in in de luchtvaartindustrie. Het is het belangrijkste structurele materiaal in de luchtvaartindustrie.
Zowel titanium als aluminium zijn licht, maar er is nog steeds een verschil tussen de twee. Hoewel titanium ongeveer tweederde meer weegt dan aluminium, betekent de inherente sterkte ervan dat er minder kan worden gebruikt om de vereiste sterkte te bereiken. Titaniumlegeringen worden veel gebruikt in straalmotoren van vliegtuigen en diverse ruimtevaartuigen, en de sterkte en lage dichtheid ervan kunnen de brandstofkosten verlagen. De dichtheid van een aluminiumlegering bedraagt slechts een derde van die van staal, en het is in dit stadium het meest gebruikte en meest voorkomende lichtgewicht materiaal voor auto's; Studies hebben aangetoond dat aluminiumlegeringen tot 540 kg kunnen verbruiken in een compleet voertuig. 40% gewichtsreductie, de volledig aluminium carrosserie van Audi, Toyota en voertuigen van andere merken is een goed voorbeeld.
Omdat beide materialen een hoge sterkte en een lage dichtheid hebben, moeten andere onderscheidende factoren in overweging worden genomen bij het beslissen welke legering moet worden gebruikt.
Sterkte/gewicht: In kritieke situaties telt elke gram van een onderdeel, maar als componenten met een hogere sterkte vereist zijn, is titanium de juiste keuze. Hierdoor worden titaniumlegeringen onder meer gebruikt bij de vervaardiging van medische apparaten/implantaten, complexe satellietassemblages, fixatieapparatuur en stents.
Kosten: Aluminium is het meest kosteneffectieve metaal voor bewerking of 3D-printen; Titanium is duur, maar kan nog steeds een sprong in waarde veroorzaken. Lichtgewicht onderdelen zullen enorme voordelen opleveren voor de brandstofbesparing van vliegtuigen en ruimtevaartuigen, terwijl onderdelen van titaniumlegeringen een langere levensduur zullen hebben.
Thermische prestaties: Aluminiumlegering heeft een hoge thermische geleidbaarheid en wordt vaak gebruikt om radiatoren te maken; voor toepassingen bij hoge temperaturen maakt het hoge smeltpunt van titanium het geschikter, en vliegtuigmotoren bevatten een groot aantal componenten van titaniumlegeringen.
Corrosiebestendigheid: Zowel aluminium als titanium hebben een uitstekende corrosieweerstand.
De corrosieweerstand en de lage reactiviteit van titanium maken het tot het meest biocompatibele metaal en worden veel gebruikt in medische toepassingen zoals chirurgische instrumenten. Ti64 is ook goed bestand tegen zoute omgevingen en wordt vaak gebruikt in maritieme toepassingen.
Aluminiumlegeringen en titaniumlegeringen zijn zeer gebruikelijk in lucht- en ruimtevaarttoepassingen. Titaniumlegering heeft een hoge sterkte en lage dichtheid (slechts ongeveer 57% van staal) en de specifieke sterkte (sterkte/dichtheid) is veel groter dan die van andere metalen structurele materialen. Het kan onderdelen produceren met een hoge eenheidssterkte, goede stijfheid en een laag gewicht. Titaniumlegeringen kunnen worden gebruikt voor vliegtuigmotoronderdelen, skeletten, huiden, bevestigingsmiddelen en landingsgestellen. Uit referentiegegevens van de 3D-printtechnologie bleek dat een aluminiumlegering geschikt is om te werken in een omgeving onder de 200 graden. Het aluminiummateriaal dat in de romp van de Airbus A380 wordt gebruikt, is goed voor meer dan 1/3, en de C919 maakt ook gebruik van een groot aantal conventionele hoogwaardige aluminiumlegeringsmaterialen. Aluminiumlegeringen kunnen worden gebruikt voor vliegtuighuiden, schotten en vleugelribben.
