Titaniumlegering--Kan de hitte van de ruimte weerstaan en botten helpen groeien wanneer ze in het lichaam worden geïmplanteerd - Blog

Er bestaat een metaal dat urenlange blootstelling aan vlammen van meer dan 1.000 graden Celsius op een hoogte van 10.000 meter moet kunnen weerstaan zonder te vervormen; toch moet het ook decennialang stilletjes ingebed blijven in een menselijk lichaam zonder te worden afgewezen, gecorrodeerd of losgemaakt. Deze twee scenario's vereisen bijna tegengestelde eigenschappen van een materiaal. De ene vereist sterkte bij extreem hoge- temperaturen, terwijl de andere compatibiliteit op lange- termijn met levend weefsel vereist. Toch wijzen ze allebei naar hetzelfde metaal-titanium legering.

Hier is de vraag: waarom worden sommige titaniumlegeringen in motoren gebruikt, terwijl andere in het menselijk lichaam worden gebruikt?

Het antwoord is niet te vinden in het periodiek systeem, maar ligt in de onzichtbare ‘structuur’ daarin.

I. De kracht van titanium: lichtgewicht, sterk en duurzaam

Om te begrijpen waarom titaniumlegeringen op zoveel terreinen worden gebruikt, moeten we eerst naar hun ‘fabrieksinstellingen’ kijken. Een van de meest fascinerende aspecten van titanium is dat het verschillende voordelen combineert die doorgaans met elkaar in strijd zijn: het heeft een dichtheid die aanzienlijk lager is dan die van staal, maar toch is de sterkte vergelijkbaar met die van veel constructiestaal; het is corrosie-bestendig en blijft stabiel in veel zware omstandigheden; en het is nog steeds bestand tegen belastingen bij matig hoge temperaturen.

Wat nog belangrijker is, is dat puur titanium het vermogen heeft om te ‘transformeren’. Bij lage temperaturen zijn de atomen gerangschikt in een dicht-opeengepakte structuur; wanneer de temperatuur boven een bepaald kritisch punt stijgt, schakelt hij over naar een andere opstelling. In de materiaalkunde wordt de eerste de fase genoemd, en de laatste de fase. Bijna alle geheimen van titanium zijn samengevat in deze twee letters: biedt stabiliteit en taaiheid, terwijl het tegelijkertijd kneedbaarheid en potentieel biedt.

II. TI6AL4V: de 'grote broer' die alles doet-en alles goed doet Als je je maar één naam uit de familie van titaniumlegeringen zou kunnen herinneren, zou dat hoogstwaarschijnlijk TI6AL4V zijn. Het behoort tot de categorie + twee--fase titaniumlegeringen, die zowel een stabiele fase als een geschikte hoeveelheid fase bevat. Deze 'half-en-half'-configuratie resulteert niet in middelmatigheid, maar eerder in een zeldzaam evenwicht: voldoende sterkte, behoorlijke ductiliteit, relatief goede bewerkbaarheid en stabiele algehele prestaties. Het succes van TI6AL4V komt niet voort uit het uitblinken in één enkel aspect, maar eerder uit het consistent goed presteren over de hele linie.

III. Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si: duik een beetje dieper in de hitte

Standaard twee{0}}titaniumlegeringen in twee fasen beginnen bij een bepaalde temperatuur te "verzachten"-hun sterkte neemt af, en langdurige blootstelling aan hitte zorgt ervoor dat ze geleidelijk vervormen. Om hun integriteit bij hogere temperaturen te behouden, is de samenstelling van Gr5 alleen onvoldoende. Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3S is speciaal ontworpen voor deze "hittebestendige" toepassing. Door de balans van de legeringselementen aan te passen, blijft de microstructuur stabieler bij hoge temperaturen, waardoor een superieure weerstand tegen kruip en verzachting wordt geboden.

Kortom: titaniumlegeringen worden vaak het ‘universele metaal’ genoemd, maar deze veelzijdigheid is niet aangeboren. De basis ligt in een 'vormveranderende' duplexstructuur, en het potentieel ervan wordt bepaald door menselijke controle over de microstructuur ervan. Van gebalanceerde duplexlegeringen tot hitte-resistente formuleringen, en tot bijna- systemen die het potentieel ervan maximaliseren, elke stap van deze uitbreiding wordt gedreven door één enkel eenvoudig principe: het materiaal biedt de mogelijkheden; de rest is aan ons om de grenzen te verleggen.

1 Kilogram Of Titanium Bar High Purity Titanium Metal Cube