티타늄 합금의 광범위한 응용

티타늄 및 잠수함

잠수함을 만들기 위해 티타늄과 같은 값 비싼 재료를 사용하는 이유는 무엇입니까? 이 선택은 티타늄의 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 티타늄 및 그 합금은 우수한 강도, 경량 및 내식성을 가지고있어 잠수함에 이상적인 재료입니다. 티타늄 합금은 동일한 크기의 강철보다 내압성이 뛰어나므로 잠수함이 더 깊이 잠수 할 수 있습니다. 티타늄 잠수함은 4500 미터 이하로 잠수 할 수 있으며, 이는 300 미터 이상의 수압으로 인한 피해를 입을 위험이 있습니다. 티타늄의 경량 특성은 또한 더 빠른 잠수함 항법에 기여합니다. 또한 내식성은 티타늄 제 잠수함이 강철 잠수함보다 내구성이 뛰어납니다.

티타늄의 탁월한 내식성은 묽은 황산, 염산, 질산, 가성 소다, 심지어 묽은 아쿠아 레아 등 다양한 부식제를 견딜 수 있음을 의미합니다. 농축 된 황산, 염산 및 불화 수소산만이 방어력을 침해 할 수 있습니다. 티타늄 합금은 습기가 많은 대기와 해수에서 매우 잘 작동하여 내식성이 스테인레스 스틸을 능가합니다. 실험에 따르면 5 년 동안 해수에 잠긴 순수한 티타늄 조각은 조류와 해양 생물을 제거한 후 반짝이고 부식되지 않은 반면 강철은 열화됩니다.

해수에서 티타늄의 내구성은 잠수함으로 만든 잠수함이 장기간 침수 된 후에도 깨끗하게 유지되어 수명이 크게 연장됩니다. 선체 외에도 티타늄은 잠수함 배관 및 응축기에도 사용됩니다. 대부분의 잠수함과 수상함은 현재 티타늄 콘덴서를 사용하는데, 이는 교체가 거의 필요하지 않으며 유지 보수 비용을 줄이고 운영 중단 시간을 피합니다.

1950 년대에 소련은 잠수함에 티타늄 사용을 개척하여 알파 급 및 마이크 급 잠수함에 등장했습니다. 1960 년대에는 세계 최초의 티타늄 잠수함을 생산했습니다. 잠수함에서 티타늄 사용의 최고점은 각각 9000 톤 이상의 티타늄을 포함하는 태풍 급 핵 잠수함으로 예시됩니다.

티타늄의 비 자기 특성은 자기 광산으로는 감지 할 수 없기 때문에 군사 응용 분야에서 중요합니다. 티타늄으로 만든 잠수함은 자기 광산 공격에 덜 취약하고 위장하기 쉽습니다. 전통적인 탐지 방법에는 소나 및 자력계가 포함되며, 후자는 큰 금속 물체로 인한 자기 이상을 감지합니다. 강철과 달리 티타늄은 비 자성이므로 자력계로 감지하기가 더 어렵습니다.

티타늄 및 항공

티타늄 (Ti) 은 강도가 뛰어난 경량 금속입니다. 그 밀도는 강철과 57% 만 강도와 경도면에서 강철과 일치하며 일부 고강도 티타늄 합금은 많은 합금 강을 능가합니다. 또한, 티타늄과 그 합금은 고온에서 강도와 안정성을 유지하여 500 ℃에서 잘 수행하며 단기간 동안 더 높은 성능을 발휘한다. 이로 인해 티타늄은 날개가 500 ° C의 온도에 도달 할 수있는 초음속 항공기에 필수적입니다. 저온에서 실패하는 알루미늄 합금은 이러한 요구를 충족시키기 위해 티타늄으로 교체해야합니다.

제 2 차 세계 대전 이후 미국은 항공기 건설을 위해 티타늄을 빠르게 채택했습니다. 1950 년에 티타늄은 비부하 베어링 구성 요소의 F-84 전투기 폭격기에 처음 사용되었습니다. 1960 년대에는 구조용 강철을 대체하는 중요한 구조 구성 요소로 사용이 확장되었습니다. 군용 항공기 구조에서 티타늄의 비율은 20%-25% 로 빠르게 증가했습니다. Mid-1960s 개발 된 YF-12A/SR-71 정찰기는 95% 개의 티타늄을 사용하여 "모든 티타늄 항공기" 라는 칭호를 얻었습니다.

군사 사용에 따라 민간 항공기도 티타늄을 광범위하게 채택했습니다. "티타늄 비행기" 는 기체 무게를 5 톤 줄여 더 많은 승객을 100 수 있습니다. 1970 년대부터 티타늄은 민간 항공기에 널리 사용되어 왔으며 보잉 747 3640 kg 이상의 티타늄을 사용했습니다. 보잉 777 에어 버스는 380 매년 59 톤과 77 톤의 티타늄을 사용합니다. 항공기에서 티타늄의 비율은 보잉 707 0.3% 보잉 777 11% 에 이르기까지 꾸준히 증가했습니다.

티타늄과 공간

중량 감소가 중요한 항공 우주 부문에서 티타늄 합금의 높은 비강도는 매우 중요합니다. 그들은 우주 로켓의 질량의 5% 30% 차지합니다. 티 타니Um 합금은 저온과 초저온에서 기계적 특성을 유지하여 공간 적용에 적합합니다. 햇볕이 잘 드는 쪽의 100 ° C 이상에서 우주선의 그림자 쪽에서-100 ° C 이하의 극한의 온도를 견딜 수 있으며 강도와 인성을 유지합니다.

니켈-티타늄 합금의 형상-기억 효과는 공간 응용에 이용되어 왔다. 예를 들어, 달 모듈의 안테나는 니켈-티타늄 합금을 사용했는데, 이는 햇빛에 의해 가열 될 때 컴팩트 한 모양에서 원래 형태로 펼쳐집니다. 이러한 형상-메모리 특성은 니켈-티타늄 합금을 이러한 응용에 가장 적합한 선택으로 만든다.

티타늄은 주노 탐사선과 목성 탐사선과 같은 우주 탐사 임무에도 사용되었습니다. 그 적용은 미래의 우주 시대에 더욱 확장 될 것으로 예상됩니다.

티타늄의 다른 용도

티타늄 및 그 합금은 mid-1960s 이후 일반 산업에서 사용되어 왔습니다. 그들은 화학 반응기에서 우수한 내식성 재료 역할을합니다. 예를 들어, 이전에 스테인레스 강으로 만들어진 뜨거운 질산을 담고있는 구성 요소는 이제 티타늄을 사용하여 초기 비용이 더 높음에도 불구하고 더 긴 수명을 제공합니다.

의료 수술에서 티타늄의 생체 적합성으로 임플란트 및 보철물에 이상적입니다. 스테인레스 스틸과 달리 티타늄 임플란트는 뼈 치유 후 제거 할 필요가 없습니다. 녹슬지 않고 뼈 조직과 잘 통합되어 근육과 뼈와 자연스러운 결합을 형성합니다.

티타늄의 고온에서 강한 반응성은 강철에서 질소를 제거하여 더 순수한 강철 잉곳을 생성하는 제강에 유리합니다. 티타늄-철 합금의 수소 흡수 특성은 수소 에너지 적용에 중요한 안전한 수소 저장, 정화 및 운송을 가능하게합니다.

일상 생활에서 티타늄은 골프 클럽, 자전거 프레임 및 테니스 라켓에서 휠체어 및 안경 프레임에 이르기까지 어디에나 있습니다. 가볍고 강하기 때문에 스포츠 장비에 이상적이며 알레르기 및 미학적으로 만족스러운 특성을 세트. 1980 년대부터 티타늄은 안경 프레임에 널리 사용되었습니다.

티타늄 합금은 고강도, 저밀도, 우수한 내식성 및 고온 성능을 포함한 뛰어난 특성을 가진 금속 소재입니다. 응용 프로그램은 항공 우주, 의료, 자동차 및 스포츠 산업에 걸쳐 있습니다. 지속적인 기술 발전으로 티타늄 합금의 성능 및 가공 기술은 계속 향상되어 응용 분야를 확장 할 것입니다. 따라서 티타늄 합금은 큰 잠재력과 개발 전망을 가지고 있습니다.