เหตุผลในการใช้ไทเทเนียม
ลดน้ําหนัก
ความแข็งแรงสูงและความหนาแน่นต่ําของไทเทเนียม (ต่ํากว่าเหล็กประมาณ 40%) ให้โอกาสในการลดน้ําหนักมากมาย ตัวอย่างที่ดีที่สุดคือการใช้งานกับเกียร์ลงจอดของเครื่องบินโบอิ้ง 777 และ 787 และแอร์บัส A380 รูปที่ 1 แสดงอุปกรณ์ลงจอดบนเครื่องบิน 777 1ชิ้นส่วนที่ทําเครื่องหมายทั้งหมดทําจาก Ti-10V-2Fe-3Al ความต้านทานแรงดึงขั้นต่ําของโลหะผสมนี้คือ 1,193 MPa ใช้แทนเหล็กอัลลอยต่ําความแข็งแรงสูง 4340M ที่ใช้ที่ 1,930 MPa การเปลี่ยนนี้ส่งผลให้น้ําหนักลดลงมากกว่า 580 กิโลกรัม 1 Boeing 787 ใช้โลหะผสมไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูงรุ่นต่อไป Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr ซึ่งมีความแข็งแรงสูงขึ้นเล็กน้อยและมีข้อดีในการประมวลผลบางอย่าง การใช้ไทเทเนียมในโครงสร้างเกียร์เชื่อมโยงไปถึงควรลดค่าใช้จ่ายในการบํารุงรักษาของเกียร์ลงจอดอย่างมีนัยสําคัญต่อความต้านทานการกัดกร่อน ความหนาแน่นต่ําและมีความแข็งแรงสูงทําให้น่าสนใจมากสําหรับชิ้นส่วนลูกสูบเช่นการเชื่อมต่อแท่งสําหรับการใช้งานยานยนต์ ในทํานองเดียวกันราคาของรถยนต์ครอบครัวสูงเกินไป แต่กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกากําลังลงทุนอย่างหนักเพื่อให้ราคาส่วนประกอบไทเทเนียมสําหรับรถยนต์และรถบรรทุกสมเหตุสมผล (ไทเทเนียมประสบความสําเร็จในการใช้ในรถแข่งระดับไฮเอนด์และค่าใช้จ่ายไม่ได้เป็นปัญหาใหญ่)
ข้อจํากัดด้านพื้นที่
แอปพลิเคชั่นนี้ไม่ปรากฏบ่อย แต่เป็นสิ่งสําคัญ ตัวอย่างที่ดีที่สุดคือคานเกียร์ลงจอดที่ใช้ใน 737, 747 และ 757 ส่วนประกอบนี้ทํางานระหว่างปีกและลําตัวรองรับเกียร์เชื่อมโยงไปถึง เครื่องบินโบอิ้งอื่น ๆ ใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในแอปพลิเคชันนี้ แต่สําหรับเครื่องบินข้างต้นโหลดจะสูงขึ้นและโครงสร้างอลูมิเนียมไม่เหมาะสําหรับซองปีก โลหะผสมอลูมิเนียมจะเป็นทางเลือกแรกเพราะค่าใช้จ่ายต่ํากว่ามาก เหล็กเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง แต่น้ําหนักจะสูงขึ้น
อุณหภูมิ
โครงสร้างของเครื่องยนต์และพื้นที่ไอเสียทํางานที่อุณหภูมิสูงดังนั้นทางเลือกหลักคือโลหะผสมที่ใช้ไทเทเนียมหรือนิกเกิล ในทํานองเดียวกันโลหะผสมนิกเกิลจะเพิ่มน้ําหนักอย่างมีนัยสําคัญ อุณหภูมิการให้บริการของโลหะผสมเครื่องยนต์ไทเทเนียมสูงถึงประมาณ 600 ° C การใช้งานบางอย่างเช่นปลั๊กและหัวฉีด (รูปที่ 2) สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมินี้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ภายใต้สภาวะการทํางานบางอย่าง ยกเว้นโลหะผสมเครื่องยนต์พิเศษขีด จํากัด อุณหภูมิของโลหะผสมไทเทเนียมอยู่ที่ประมาณ 540 ° C เหนืออุณหภูมินี้การปนเปื้อนของออกซิเจนกลายเป็นปัญหาทําให้พื้นผิวเปราะ ไทเทเนียมยังใช้ในโครงสร้างที่อุณหภูมิต่ําเช่นใบพัดของเครื่องยนต์จรวด
ความต้านทานการกัดกร่อน
ไทเทเนียมมีออกไซด์ที่เหนียวมากที่จะก่อตัวขึ้นทันทีเมื่อสัมผัสกับอากาศ ออกไซด์นี้มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ในสภาพแวดล้อมการบินและอวกาศการกัดกร่อนไม่ใช่ปัจจัยในไทเทเนียม ไทเทเนียมไม่ได้หลุม ในความเห็นของผู้เขียนนี่คือสาระสําคัญของประสบการณ์การบริการที่มีคุณภาพสูง ในการใช้งานในที่สุดโลหะผสมอลูมิเนียมและเหล็กจะสร้างหลุมการกัดกร่อนซึ่งทําหน้าที่เป็นตัวขึ้นความเครียดแล้วทําให้เกิดการกัดกร่อนความเครียดหรือรอยแตกเมื่อยล้า สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับไทเทเนียม ความต้านทานการกัดกร่อนนี้ไหลผ่านอุตสาหกรรมเคมีปิโตรเคมีเยื่อกระดาษและการก่อสร้าง ไทเทเนียมและโลหะผสมมีความต้านทานที่ดีเยี่ยมภายใต้สภาวะการลดออกซิไดซ์ส่วนใหญ่เป็นกลางและยับยั้ง นอกจากนี้ยังมีความต้านทานการกัดกร่อนในร่างกายมนุษย์ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพก็ดีมากเช่นกัน มันถูกใช้ในอุปกรณ์เทียมและกระดูกจะเติบโตเป็นโครงสร้างไทเทเนียมที่ออกแบบมาอย่างสมเหตุสมผล ไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ยังใช้ในงานก่อสร้างภายนอกและการปฏิบัตินี้เริ่มต้นในญี่ปุ่น มันถูกใช้บนพื้นผิวด้านนอกเพราะไม่จําเป็นต้องบํารุงรักษาใด ๆ ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือการใช้งานที่ด้านนอกของพิพิธภัณฑ์ Guggenheim ในบิลเบาประเทศสเปน
ความเข้ากันได้ของวัสดุคอมโพสิต
ไทเทเนียมเข้ากันได้กับเส้นใยกราไฟท์ในคอมโพสิตพอลิเมอร์ มีศักยภาพไฟฟ้าสูงระหว่างอลูมิเนียมและกราไฟท์ หากอลูมิเนียมสัมผัสกับกราไฟท์เมื่อเปียกอลูมิเนียมจะถูกสึกกร่อนออกไป มันสามารถแยกออกจากวัสดุคอมโพสิตโดยวิธีการเช่นชั้นใยแก้ว แต่ในพื้นที่ที่ยากต่อการตรวจสอบและแทนที่ไทเทเนียมใช้เป็นวิธีการอนุรักษ์นิยม นอกจากนี้แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ของไทเทเนียมจะสูงกว่ากราไฟท์ แต่ก็ต่ํากว่าอลูมิเนียมมาก แม้ในช่วงอุณหภูมิการทํางานของโครงสร้างลําตัวตั้งแต่ประมาณ -60 ° C ในระหว่างการล่องเรือถึง +55 ° C ในสภาพอากาศร้อนความแตกต่างใน CTE ของโครงสร้างอลูมิเนียมที่ติดกับวัสดุคอมโพสิตจะทําให้เกิดภาระสูงมาก นี่ไม่ใช่ปัญหากับโครงสร้างไทเทเนียม เห็นได้ชัดว่ายิ่งส่วนประกอบยาวเท่าไหร่ปัญหาในการใช้อลูมิเนียมก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
โมดูลัสต่ํา
พื้นที่หลักที่มีความสําคัญคือการเปลี่ยนสปริงเหล็ก เนื่องจากโมดูลัสมีเหล็กประมาณครึ่งหนึ่งจึงจําเป็นต้องใช้ขดลวดเพียงครึ่งเดียว เมื่อรวมความแข็งแรงและความหนาแน่นสูง (ประมาณ 60%ของเหล็ก) สปริงเหล็กสามารถลดน้ําหนักได้ประมาณ 70% นอกจากนี้ไทเทเนียมยังให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบํารุงรักษา
เกราะ
ไทเทเนียมมีความต้านทานขีปนาวุธที่ดีเยี่ยม เมื่อเทียบกับเกราะเหล็กหรืออลูมิเนียมมันมีการป้องกันขีปนาวุธเดียวกันที่ความหนาแน่นของความสนใจและสามารถลดน้ําหนักได้ 15-35% ซึ่งจะช่วยลดน้ําหนักของยานพาหนะต่อสู้ภาคพื้นดินทางทหารได้อย่างมาก ยานพาหนะที่มีน้ําหนักเบามีการขนส่งที่ดีขึ้นและความคล่องแคล่ว ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ferromagnetism ต่ําและความเข้ากันได้กับวัสดุคอมโพสิตยังให้ข้อได้เปรียบที่สําคัญ สองโครงการที่ใช้ไทเทเนียมในยานพาหนะที่อัพเกรดคือรถถังรบทหารราบแบรดลีย์ (รูปที่ 3) และรถถังรบหลัก Abrams 2 ค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูงของไทเทเนียมได้รับการลดลงประสบความสําเร็จโดยใช้แผ่นที่ทําจากคานอิเล็กตรอนเตาเย็นและแท่งละลายเดียว 3
