Yüksek mukavemet-ağırlık oranı, mükemmel mekanik özellikler ve olağanüstü korozyon direncinin bir araya gelmesi, titanyum kalitelerini birçok kritik uygulama için ideal malzeme seçeneği haline getirmektedir.
Titanyumun alotropik davranışı, termomekanik işleme süreçlerindeki değişiklikler yoluyla mikroyapıda çeşitli değişikliklere olanak tanıdığından, minimum sayıda titanyum kalitesiyle çok geniş bir özellik ve uygulama yelpazesi elde edilebilir. Bu durum, özellikle iki fazlı alfa artı beta (a+ß) kristal yapısına sahip titanyum alaşımları için geçerlidir.
En yaygın olarak kullanılan titanyum kalitesi, Ti-6Al-4V alfa-beta alaşımıdır. Bu titanyum alaşımı iyi bilinmektedir ve imalat işlemlerindeki değişikliklere karşı yüksek tolerans gösterir; ancak oda sıcaklığında şekillendirme ve işleme özellikleri çelik ve alüminyuma kıyasla nispeten zayıftır. Ti-6Al-4V'nin kesit boyutuna göre sertleşebilirliği sınırlı olduğundan, genellikle tavlanmış halde kullanılır.
Ticari olarak saf titanyum 1, 2, 3 ve 4 numaralı kaliteleri çubuk ve kütük şeklinde temin edilebilir. Ti-6Al-4V (5 ve 24 kaliteleri), Ti-5Al-2,5Sn (6 kalitesi), Ti-0,2Pd (7 ve 11 kaliteleri), Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo (BETA-C olarak da bilinir), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-10V-2Fe-3Al (TIMETAL 10.2.3), Ti-4Al-4Mo-2Sn (IMI 550), Ti-4Al-4Mo-4Sn-0,5Si-0,1C (IMI 551), Ti-15Mo (IMI 205) ve TIMETAL 100.
Döküm şeklinde temin edilebilen titanyum alaşımları arasında ticari olarak saf titanyum 2, 3 ve 4 numaralı kaliteleri ile Ti-6Al-4V (5 ve 24 numaralı kaliteler), Ti-0,2Pd (7 numaralı kalite), Ti-5Al-2,5Sn (6 numaralı kalite), Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (TIMETAL 15.3), TIMETAL 1100 ve Ti-5,8Al-4Sn-3,5Zr-0,7Nb (IMI 834) bulunmaktadır.
Kullanım alanlarına göre titanyum alaşımları üç ana gruba ayrılabilir: korozyona dayanıklı sınıflar, yüksek mukavemetli sınıflar ve yüksek sıcaklık sınıfları. Yapılarına göre ise üç tür titanyum alaşımı bulunmaktadır: alfa alaşımları, alfa-beta alaşımları ve beta veya beta'ya yakın alaşımlar.
Tablo 1. Titanyum Alaşımlarının Sınıflandırılması
Sınıflandırma
Tipik Kaliteler / Alaşımlar
Temel Özellikler
Tipik Uygulamalar
Ticari Olarak Saf Titanyum
1–4 Sınıfları
Mükemmel korozyon direnci, iyi şekillendirilebilirlik
Kimyasal işleme, denizcilik, tıp
Alfa Alaşımları
Ti-5Al-2,5Sn
İyi kaynaklanabilirlik, iyi yüksek sıcaklık performansı
Havacılık, kriyojenik hizmet
Alfa-Beta Alaşımları
Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
Mukavemet, tokluk ve korozyon direnci arasında mükemmel denge
Havacılık, biyomedikal, denizcilik
Beta / Neredeyse Beta Alaşımları
Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15Mo, BETA-C
Çok yüksek mukavemet, iyi sertleşebilirlik, mükemmel şekillendirilebilirlik
Havacılık iniş takımı, yüksek mukavemetli bileşenler
Bu makale, titanyumu ticari saflık derecelerine ve alaşım yapılarına göre sınıflandırmaktadır. “Titanyum” serisindeki ilgili kılavuzlar, bu makaleyle birlikte ihtiyacınız olacak konuları ele almaktadır. “Titanyum Özellikleri” başlıklı bölüm, bir derecenin diğerinden ayrılan özellikleri olan mukavemet, düşük yoğunluk ve korozyon direncini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. "Titanyum Spesifikasyonları" başlıklı makale, her bir kaliteyi kesin olarak tanımlamak için kullanılan isimlendirme sistemlerini açıklamakta; "Titanyum Standartları" başlıklı makale ise farklı bölgelerde bu isimlendirmeleri düzenleyen çerçeveleri ortaya koymaktadır. Bu makaleler bir araya geldiğinde, kalite sınıflandırmasını bunun arkasındaki özellikler, isimlendirmeler ve standartlarla ilişkilendirmektedir.
Titanyum türleri, ticari olarak saf titanyum ve titanyum alaşımları olarak ikiye ayrılır. Uygulama alanlarına göre korozyona dayanıklı, yüksek mukavemetli ve yüksek sıcaklık türleri olarak gruplandırılırken, yapılarına göre ise alfa, alfa-beta ve beta veya beta'ya yakın alaşımlar olarak sınıflandırılırlar.
Alfa-beta alaşımı olan Ti-6Al-4V, en yaygın olarak kullanılan titanyum kalitesidir. Bu malzeme iyi bilinir, imalat sapmalarına karşı toleranslıdır ve en çok tavlanmış durumda kullanılır.
Ticari olarak saf titanyum, mukavemet ve saflık düzeyleri bakımından farklılık gösteren 1, 2, 3 ve 4 numaralı sınıflar halinde mevcuttur. Bu sınıflar genellikle çubuk ve kütük şeklinde tedarik edilir ve korozyon direnciyle öne çıkar.
Döküm kalıbı titanyum alaşımları arasında ticari olarak saf 2, 3 ve 4 numaralı kaliteler ile Ti-6Al-4V (5 ve 24 numaralı kaliteler), Ti-0,2Pd (7 numaralı kalite), Ti-5Al-2,5Sn (6. sınıf), TIMETAL 15.3, TIMETAL 1100 ve IMI 834'ü içerir.
Ti-6Al-4V'nin kesit boyutuna bağlı sertleşebilirliği sınırlı olduğundan, güvenilir bir malzeme özellikleri dengesi elde etmek amacıyla genellikle tavlanmış halde tedarik edilir ve kullanılır.