Разлози за коришћење титанијума
смањити тежину
Висока чврстоћа и мала густина титанијума (око 40% нижа од челика) пружају многе могућности за смањење тежине. Најбољи примери су његова употреба на стајним траповима авиона Боинг 777 и 787 и Ербас А380. На слици 1 приказан је стајни трап на авиону 777. 1 Сви означени делови су направљени од Ти-10В-2Фе-3Ал. Минимална затезна чврстоћа ове легуре је 1.193 МПа; користи се за замену нисколегираног челика високе чврстоће 4340М који се користи на 1.930 МПа. Ова замена је резултирала смањењем тежине за више од 580 кг. 1 Боинг 787 користи следећу генерацију легуре титанијума високе чврстоће Ти-5Ал-5В-5Мо-3Цр, која је нешто веће снаге и има одређене предности у процесу обраде. Употреба титанијума у структури стајног трапа такође би требало да значајно смањи трошкове одржавања стајног трапа на његову отпорност на корозију. Мала густина и висока чврстоћа чине га веома атрактивним за делове са клипним покретом, као што су клипњаче за аутомобилске апликације. Слично томе, цена породичних аутомобила је превисока, али Министарство енергетике САД улаже велика средства да би цена компоненти од титанијума за аутомобиле и камионе била разумна. (Титанијум се успешно користи у врхунским тркачким аутомобилима, а цена није тако велики проблем.)
Просторна ограничења
Ова апликација се не појављује често, али је важна. Најбољи примери су греде стајног трапа који се користе на 737, 747 и 757. Ова компонента пролази између крила и трупа, подржавајући стајни трап. Други Боеинг авиони користе легуру алуминијума у овој примени, али за горе наведене авионе оптерећење је веће и алуминијумска структура није погодна за омотач крила. Алуминијумска легура ће бити први избор јер је њена цена много нижа. Челик је још једна опција, али тежина ће бити већа.
Радна температура
Структура мотора и издувна област раде на високим температурама, тако да су главни избор легуре на бази титана или никла; сходно томе, легуре никла ће значајно повећати тежину. Радна температура легуре мотора титанијума је чак око 600°Ц. Неке апликације, као што су чепови и млазнице (слика 2), могу издржати температуре изнад ове температуре у кратком временском периоду под одређеним условима рада. Осим за специјалне моторне легуре, граница температуре титанијумских легура је приближно 540°Ц. Изнад ове температуре, контаминација кисеоником постаје проблем, чинећи површину крхком. Титан се такође користи у конструкцијама на ниским температурама, као што су импелери ракетних мотора.
Отпорност на корозију
Титанијум има веома отпоран оксид који се формира одмах када је изложен ваздуху. Овај оксид је одговоран за одличну отпорност на корозију. У ваздухопловном окружењу, корозија није фактор титанијума. Титанијум није укочен. По мишљењу аутора [ГГ] #39, ово је суштина висококвалитетног сервисног искуства. У употреби, легуре алуминијума и челика ће на крају формирати корозивне јаме, које делују као подизачи напона, а затим изазивају корозију под напоном или заморне пукотине. То се не дешава са титанијумом. Ова отпорност на корозију пролази кроз хемијску, петрохемијску, целулозну, папирну и грађевинску индустрију. Титанијум и његове легуре имају одличну отпорност у већини оксидационих, неутралних и инхибираних услова редукције. Такође има отпорност на корозију у људском телу. Биокомпатибилност је такође веома добра; користи се у протетском уређају, а кост ће израсти у разумно дизајнирану структуру од титанијума. Комерцијални чисти титанијум се такође користи у спољним грађевинским апликацијама, а ова пракса је почела у Јапану. Користи се на спољној површини јер никада не захтева никакво одржавање. Најпознатији од њих је његова употреба на екстеријеру Гугенхајмовог музеја у Билбау, Шпанија.
Компатибилност композитних материјала
Титанијум је компатибилан са графитним влакнима у полимерним композитима. Између алуминијума и графита постоји висок електрични потенцијал. Ако алуминијум дође у контакт са графитом када је мокар, алуминијум ће бити кородиран. Може се изоловати од композитних материјала методама као што су слојеви стаклених влакана, али у областима које је тешко прегледати и заменити, титан се користи као конзервативна метода. Поред тога, иако је коефицијент термичке експанзије (ЦТЕ) титанијума већи од коефицијента графита, он је много нижи од коефицијента топлотног ширења (ЦТЕ) код алуминијума. Чак и унутар опсега радне температуре структуре трупа, од око –60°Ц током крстарења до +55°Ц по топлом времену, разлика у ЦТЕ-у алуминијумске конструкције причвршћене за композитни материјал ће изазвати веома велико оптерећење. Ово није проблем са структуром титанијума. Очигледно, што је дужа компонента, већи је проблем коришћења алуминијума.
Низак модул
Главна област значаја је замена челичних опруга. Пошто је модул отприлике упола мањи од челика, потребно је само половина броја намотаја. Комбинујући високу чврстоћу и густину (отприлике 60% челика), челичне опруге идеално могу смањити тежину за приближно 70%. Поред тога, титанијум пружа одличну отпорност на корозију, чиме се смањују трошкови одржавања.
Оклоп
Титанијум има одличну балистичку отпорност. У поређењу са челичним или алуминијумским оклопом, има исту балистичку заштиту на густини површине од интереса и може смањити тежину за 15-35%, чиме се у великој мери смањује тежина војних копнених борбених возила. Лакша возила имају бољу транспортност и управљивост. Одлична отпорност на корозију, низак феромагнетизам и компатибилност са композитним материјалима такође пружају значајне предности. Два пројекта која користе титанијум у унапређеним возилима су борбено возило пешадије Бредли (слика 3) и главни борбени тенк Абрамс. 2 Релативно висока цена титанијума успешно је смањена коришћењем плоча направљених од електронских снопова, хладних огњишта и ингота за једно топљење. 3
