티타늄 합금의 원리

티타늄 합금은 티타늄을 기본으로 하여 기타 원소로 구성된 합금입니다. 티타늄은 두 가지 동소체 형태로 존재합니다. -882도 미만의 밀집된 육각형 구조를 갖는 티타늄-과 882도 이상의 -체 중심 입방체 구조를 갖는 티타늄-입니다.

합금 원소는 상 변태 온도에 미치는 영향을 기준으로 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다.

① 상을 안정시키고 상변태온도를 높이는 원소를 -안정화원소라 하며 알루미늄, 탄소, 산소, 질소 등이 포함된다. 알루미늄은 티타늄 합금의 주요 합금 원소로, 상온과 고온 모두에서 합금의 강도를 크게 향상시키고 비중을 낮추며 탄성률을 높입니다.

② 상을 안정시키고 상변태온도를 낮추는 원소를 -안정화원소라 하며, 동형형과 공석형으로 다시 나눌 수 있다. 전자에는 몰리브덴, 니오븀, 바나듐이 포함됩니다. 후자에는 크롬, 망간, 구리, 철 및 실리콘이 포함됩니다.

③ 상변태온도에 거의 영향을 미치지 않는 원소를 지르코늄, 주석 등 중성원소라고 한다.

산소, 질소, 탄소 및 수소는 티타늄 합금의 주요 불순물입니다. 산소와 질소는 상 내 용해도가 높아 티타늄 합금을 크게 강화하지만 가소성을 감소시킵니다. 티타늄의 산소 및 질소 함량은 일반적으로 각각 0.15~0.2% 및 0.04~0.05% 미만으로 지정됩니다. 수소는 상 내 용해도가 매우 낮습니다. 티타늄 합금의 과도한 수소 용해는 수소화물을 형성하여 합금을 부서지기 쉽게 만듭니다. 티타늄 합금의 수소 함량은 일반적으로 0.015% 미만으로 제어됩니다. 티타늄의 수소 용해는 가역적이며 진공 어닐링을 통해 제거할 수 있습니다.