Die moderne Industrie verlangt von Strukturmaterialien eine hohe Festigkeit, Bruchzähigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitiger größtmöglicher Gewichtsreduzierung. In diesem Fall sind leichte hochfeste Legierungen wie Aluminium und Titan sowie tragende hitzebeständige Legierungen wie Ni-basierte Superlegierungen zu einem der wichtigsten Entwicklungsmaterialien in den Forschungs- und Entwicklungsplänen für neue Materialien verschiedener Länder geworden , und sie sind auch in der laseradditiven Fertigung wichtig. wichtige Bewerbungsunterlagen.
Die Vorteile und Unterschiede von Titan und Aluminium
Aluminiumlegierungen und Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden geringen Dichte und strukturellen Festigkeit häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im Maschinenbau und in anderen Bereichen eingesetzt, sei es durch 3D-Druck oder CNC-Bearbeitung, und nehmen insbesondere in der Luftfahrtindustrie eine sehr wichtige Position ein. Es ist das wichtigste Strukturmaterial in der Luftfahrtindustrie.
Sowohl Titan als auch Aluminium sind leicht, aber es gibt immer noch einen Unterschied zwischen den beiden. Obwohl Titan etwa zwei Drittel mehr wiegt als Aluminium, kann aufgrund seiner Eigenfestigkeit weniger Material verwendet werden, um die erforderliche Festigkeit zu erreichen. Titanlegierungen werden häufig in Flugzeugtriebwerken und verschiedenen Raumfahrzeugen verwendet, und ihre Festigkeit und geringe Dichte können die Treibstoffkosten senken. Die Dichte einer Aluminiumlegierung beträgt nur ein Drittel der von Stahl und ist derzeit das am weitesten verbreitete und am häufigsten verwendete Leichtbaumaterial für Automobile. Studien haben gezeigt, dass Aluminiumlegierungen in einem kompletten Fahrzeug bis zu 540 kg tragen können. 40 % Gewichtsreduzierung, die Vollaluminiumkarosserie von Audi, Toyota und anderen Markenfahrzeugen ist ein gutes Beispiel.
Da beide Materialien eine hohe Festigkeit und eine geringe Dichte aufweisen, müssen bei der Entscheidung, welche Legierung verwendet werden soll, weitere Unterscheidungsfaktoren berücksichtigt werden.
Festigkeit/Gewicht: In kritischen Situationen zählt jedes Gramm eines Teils, wenn jedoch Komponenten mit höherer Festigkeit erforderlich sind, ist Titan die richtige Wahl. Aus diesem Grund werden Titanlegierungen unter anderem bei der Herstellung von medizinischen Geräten/Implantaten, komplexen Satellitenbaugruppen, Fixierungsgeräten und Stents verwendet.
Kosten: Aluminium ist das kostengünstigste Metall für die Bearbeitung oder den 3D-Druck. Titan ist teuer, kann aber dennoch zu einem Wertsprung führen. Leichte Teile werden enorme Vorteile bei der Kraftstoffeinsparung von Luft- und Raumfahrzeugen bringen, während Teile aus Titanlegierungen eine längere Lebensdauer haben.
Wärmeleistung: Aluminiumlegierungen haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und werden häufig zur Herstellung von Heizkörpern verwendet. Für Hochtemperaturanwendungen ist Titan aufgrund seines hohen Schmelzpunkts besser geeignet, und Flugzeugtriebwerke enthalten eine große Anzahl von Komponenten aus Titanlegierungen.
Korrosionsbeständigkeit: Sowohl Aluminium als auch Titan weisen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf.
Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und geringen Reaktivität ist Titan das biokompatibelste Metall und wird häufig in medizinischen Anwendungen wie chirurgischen Instrumenten eingesetzt. Ti64 widersteht auch salzhaltigen Umgebungen gut und wird häufig in Meeresanwendungen eingesetzt.
Aluminiumlegierungen und Titanlegierungen sind in Luft- und Raumfahrtanwendungen weit verbreitet. Titanlegierungen haben eine hohe Festigkeit und eine geringe Dichte (nur etwa 57 % von Stahl) und ihre spezifische Festigkeit (Festigkeit/Dichte) ist viel größer als die anderer metallischer Strukturmaterialien. Es können Teile mit hoher Festigkeit, guter Steifigkeit und geringem Gewicht hergestellt werden. Titanlegierungen können für Flugzeugtriebwerkskomponenten, Skelette, Häute, Befestigungselemente und Fahrwerke verwendet werden. Referenzdaten zur 3D-Drucktechnologie ergaben, dass Aluminiumlegierungen für den Einsatz in einer Umgebung unter 200 Grad geeignet sind. Das im Airbus A380-Rumpf verwendete Aluminiummaterial macht mehr als ein Drittel aus, und auch im C919 kommen zahlreiche herkömmliche Hochleistungsaluminiumlegierungsmaterialien zum Einsatz. Aluminiumlegierungen können für Flugzeughäute, Schotte und Flügelrippen verwendet werden.
