1. Titanium Murni Secara Komersial
Titanium murni komersial (CP) adalah titanium murni yang sifat-sifatnya dikontrol oleh kandungan pengotor interstisial - terutama oksigen, nitrogen, karbon, dan besi. Ini dinilai (Grade 1 hingga Grade 4 dalam ASTM B265/B348/B861) sesuai dengan batasan tersebut: grade yang lebih tinggi membawa lebih banyak oksigen sehingga memiliki kekuatan yang lebih tinggi tetapi keuletan yang lebih rendah. Titanium CP dicirikan oleh perilaku stamping dan pembentukan yang sangat baik, kemampuan las yang baik, ketidakpekaan terhadap perlakuan panas (kekuatan tidak berkembang karena penuaan) dan kekuatan sedang dengan plastisitas yang memuaskan. Properti representatif dengan tingkat kemurnian 99,5%-(dianil, kira-kira tingkat Kelas 2):
| Milik | Nilai khas |
|---|---|
| Kepadatan | 4,5 gram/cm³ |
| Titik lebur | 1668 derajat |
| Konduktivitas termal | ≈ 16 W/(m·K) |
| Kekuatan tarik (anil) | ≈ 345–450 MPa |
| Kekuatan hasil (offset 0,2%) | ≈ 275–380 MPa |
| Pemanjangan | Lebih besar dari atau sama dengan 20–28% |
| Modulus elastisitas | ≈ 103–110 IPK (1,03–1,10 × 10⁵ MPa) |
| Kekerasan (anil) | ≈ HB 120–160 |
Nilai adalah angka-angka yang khas; angka pastinya mengikuti tabel nilai ASTM yang berlaku.
2. Transformasi Alotropik Titanium
Titanium ada dalam dua struktur kristal alotropik. Di bawah 882 derajat, ini adalah titanium alfa, dengan kisi-kisi tertutup heksagonal (HCP); di atas 882 derajat ia berubah menjadi titanium beta, dengan kisi-kubik berpusat badan (BCC). Transformasi alotropik - dan kemampuan elemen paduan untuk menggeser suhu transformasi - adalah dasar dari desain paduan titanium.
3. Bagaimana Elemen Paduan Mengklasifikasikan Paduan Titanium
Elemen paduan diklasifikasikan berdasarkan pengaruhnya terhadap suhu transformasi alfa-ke-beta:
Stabilisator alfamenaikkan suhu transformasi dan menstabilkan fase alfa. Yang paling penting adalah aluminium, oksigen, nitrogen dan karbon. Aluminium adalah elemen paduan utama pada paduan titanium: aluminium meningkatkan kekuatan-suhu ruangan dan suhu tinggi-, menurunkan kepadatan, dan meningkatkan modulus elastisitas.
Stabilisator betamenurunkan suhu transformasi dan menstabilkan beta. Mereka dibagi menjadi penstabil beta isomorf - molibdenum, vanadium dan niobium - dan penstabil beta eutektoid - kromium, mangan, tembaga dan silikon.
Elemen netralmempunyai pengaruh yang kecil terhadap suhu transformasi; zirkonium dan timah adalah contoh klasik.
Dengan menyeimbangkan penambahan ini, ahli metalurgi menghasilkan tiga kelompok paduan: paduan alfa (misalnya, Kelas 7, Ti-5Al-2.5Sn), paduan alfa-beta (misalnya, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo) dan paduan beta (misalnya, Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al).
4. Titanium Murni vs Paduan Titanium: Perbedaan Utama
| Dimensi | Titanium Murni Komersial | Paduan Titanium |
|---|---|---|
| Struktur | Alfa-fase tunggal (HCP) | Alfa, alfa-beta, atau beta, bergantung pada komposisi |
| Kekuatan | Sedang (tipikal 345–450 MPa) | Tinggi (Ti-6Al-4V: Lebih besar dari atau sama dengan 895 MPa) |
| Sifat mampu bentuk / kemampuan las | Bagus sekali | Cocok untuk nilai alfa-beta; dikurangi untuk-nilai beta berkekuatan tinggi |
| Respons-perlakuan panas | Tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas | Diperkuat dengan pengobatan solusi dan penuaan |
| Kemampuan-suhu tinggi | ≈ 300 derajat terus menerus | 400 derajat ke atas untuk-paduan tahan mulur |
| Ketahanan korosi | Sangat baik dalam media oksidasi/air laut | Perilaku film serupa; paduan dapat mengurangi resistensi pada media tertentu |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi (paduan + pemrosesan) |
5. Aplikasi Khas
titanium murni:peralatan proses kimia, penukar panas dan kondensor, pipa air laut, desalinasi, implan medis (CP Kelas 1–4 per ASTM F67), arsitektur dan barang konsumsi.
Paduan titanium:komponen mesin aero-, struktur badan pesawat, suku cadang roket dan rudal (Ti-6Al-4V), kapal selam laut dalam, peralatan otomotif dan olahraga berperforma tinggi, perangkat keras ladang minyak dan panas bumi.
6. Kesimpulan
Pilih titanium murni komersial ketika ketahanan terhadap korosi, sifat mampu bentuk, dan kemampuan las merupakan hal yang paling penting dan persyaratan kekuatannya sedang. Pilih paduan titanium jika desainnya memiliki kekuatan- atau suhu-terbatas - dirgantara,-tekanan tinggi, dan-layanan suhu tinggi. Pemilihan yang tepat selalu merupakan keseimbangan struktur, properti, fabrikasi dan biaya, dan harus dikonfirmasikan terhadap standar ASTM/GB yang berlaku untuk bentuk produk yang dimaksud.
