チタン合金には、軽量、高強度、耐食性、優れた低温性能、高い化学反応性など、いくつかの利点があります。 さらに、優れた耐疲労性、耐亀裂性、高い熱強度、生体適合性、良好な熱伝導率、および非磁性特性を備えています。 チタン合金のさまざまな組み合わせにより、さまざまな用途要件を満たすことができ、航空宇宙、自動車、医療、化学、その他の産業で広く使用されています。
チタン合金の性能上の利点:
卓越した強度
チタン合金の密度は約 4.5g/cm3 で、これは鋼鉄の 60% にすぎません。 純チタンは普通鋼と同等の強度を持ちますが、一部の高強度チタン合金は多くの合金構造用鋼板の強度を上回ります。 その結果、チタン合金は高い比強度（強度/密度比）を示し、高い単体強度、剛性、耐久性を備えた軽量部品に最適です。 これらの合金は、エンジン部品、骨格、外板、ファスナー、着陸装置などに応用されています。
優れた耐熱性
チタン合金はアルミニウム合金よりも高温に耐えることができ、高温でも強度を維持します。 一部のチタン合金は、450-500 度の範囲の温度で長期間動作でき、150 度 -500 度の温度範囲内で高い比強度を示します。 対照的に、アルミニウム合金は 150 度で比強度が大幅に低下します。 最大動作温度が 500 度であるチタン合金は、限界が 200 度未満のアルミニウム合金よりも優れた性能を発揮します。
優れた耐食性
湿った雰囲気や海水環境で動作する場合、チタン合金はステンレス鋼と比較して優れた耐食性を示します。 孔食、酸腐食、応力腐食に対して優れた耐性を示します。 チタン合金は、アルカリ、塩化物、塩素系有機物質、硝酸、硫酸に対しても優れた耐性を示します。 ただし、還元剤、酸素、クロム塩媒体に対する耐性は限られています。
優れた低温パフォーマンス
チタン合金は、極低温および極低温でも機械的特性を保持します。 TA7 などの特定のチタン合金は、優れた低温性能を示し、-253 度で一定レベルの可塑性を維持します。 したがって、チタン合金は低温環境での用途にとって重要な構造材料です。
高い化学反応性
チタンは顕著な化学活性を有しており、酸素、窒素、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、アンモニアガスなどの元素と容易に化学反応を起こします。 たとえば、炭素含有量が {{0}.2% を超えるチタン合金は硬質炭化チタン (TiC) を形成します。 高温では、チタンが窒素と反応して窒化チタン (TiN) の硬い表面層を形成します。 チタンは600度以上の温度で酸素を吸収し、高硬度の硬化層を形成します。 水素含有量が増加すると、脆化層が形成されます。 吸収されたガスは、深さ 0.1-0.15 mm の硬くて脆い表面層を形成する可能性があり、その結果、接触面の摩擦、付着、摩耗が増加します。
低い熱伝導率と弾性率
チタン合金は、ニッケル、鉄、アルミニウムに比べて熱伝導率が低くなります。 チタン合金製品の熱伝導率はニッケルの約1/4、鉄の約1/5、アルミニウムの約1/14です。 さらに、さまざまなチタン合金の熱伝導率は、純チタンの熱伝導率よりも約 50% 低くなります。 チタン合金の弾性率は鋼の約半分であるため、剛性が低くなります。 したがって、チタン合金は変形しやすく、細い棒や薄肉の部品の製造には適していません。 切削加工中、チタン合金はステンレス鋼に比べて表面の反発量が大きく、工具表面の摩擦、付着、摩耗が増加します。
