純チタンの引張強度は265~353MPa、一般チタン合金は686~1176MPaで、現在の最大値は1764MPaに達することができます。チタン合金は多くの鋼に匹敵する強度ですが、鋼の比強度はチタン合金よりもはるかに低いです。...
純チタンの引張強度は265~353MPa、一般チタン合金は686~1176MPaで、現在の最大値は1764MPaに達することができます。チタン合金は多くの鋼に匹敵する強度ですが、鋼の比強度はチタン合金よりもはるかに低いです。
チタンおよびチタン合金の圧縮強度は、それらの引張強度よりも低くない。工業用純チタンの圧縮降伏強度と引張降伏強度はほぼ同じですが、Ti-6AI-4VとTi-5AI-2.5Snの圧縮強度は引張強度よりわずかに高いです。
剪断強度は、一般に引張強度の60〜70%である。チタンおよびチタン合金板の圧縮降伏強度は、引張強度の約1.2〜2.0倍です。
通常の大気雰囲気下では、加工および焼鈍されたチタンおよびチタン合金の耐久限界は0.5〜0.65の引張強度である。焼鈍Ti-6AI-4Vの耐久限界は、ノッチング状態で1,000万回の疲労試験を行ったときの引張強度の0.2倍(Kt=3.9)である。
最高純度グレードの加工工業用純チタンの硬度は通常120HB(ブリネル硬度)未満であり、他の工業用純加工チタンの硬度は200〜295HBである。純チタン鋳物の硬度は200〜220HBです。焼鈍状態のチタン合金の硬度値は32-38HRC(ロックウェル)であり、これは298-349HBに相当する。鋳造時のTi-5Al-2.5SnおよびTi-6AI-4Vの硬度は320HBであり、低格子間不純物Ti-6Al-4V鋳造の硬度は310HBである。
工業用純チタンの引張弾性率は105〜109GPaである。焼鈍状態のほとんどのチタン合金の引張弾性率は110〜120GPaである。時効硬化チタン合金は、焼鈍状態よりも引張弾性率がやや高く、圧縮弾性率が引張弾性率以上である。チタン合金の比弾性率はアルミニウム合金の比弾性率に等しく、ベリリウム、モリブデンおよびいくつかの超合金に次いで2番目である。
工業用純チタンのねじり弾性率またはせん断弾性率は46GPaであり、チタン合金のせん断弾性率は43〜51GPaである。チタン合金の強度を向上させるために、格子間物の含有量を増加させることは、合金の耐衝撃性および破壊靭性に有害な影響を及ぼすであろう。チタン合金の種類や状態にもよりますが、変性工業用純チタンのシャルピーノッチ付き衝撃強度は15~54J/㎡、鋳造状態では約4~10J/㎡です。焼鈍状態のチタン合金の衝撃強度は13-25.8J/㎡であり、時効状態はわずかに低い。鋳物Ti-5AI-2.5SnのシャルピーVノッチ衝撃強度は10J/㎡、Ti-6AI-4Vの衝撃強度は20-23J/㎡である。チタン合金の酸素含有量が低いほど、その値は高くなります。
多くのチタン合金は高い破壊靭性を有するか、または亀裂伝播に抵抗するチタン合金の能力は非常に良い。焼鈍されたTi-6AI-4Vは、優れた靭性を有する材料である。ノッチ濃度係数Kt=25.4mmのとき、ノッチ付き引張強度と非ノッチ引張強度の比は1より大きい。
チタン合金は、高温で特定の特性を維持することができます。一般工業用チタン合金は、540°Cの温度でその特性を維持することができますが、短期的な用途に限り、長時間の温度範囲は450〜480°Cです。ミサイル材料として、チタン合金は540°Cの温度で長時間使用でき、760°Cの温度で短時間使用することもできます。いくつかのチタン合金の高温特性を表2〜7に示す。
(10)チタンおよびチタン合金は、低温および超低温で元の機械的特性を維持することができます。温度が下がるにつれて、チタンおよびチタン合金の強度は連続的に増加し、延性は徐々に低下する。多くの焼鈍チタン合金は、-195.5°Cで十分な延性と破壊靭性も有しており、格子間元素が極端に少ないTi-5AI-2.5Snは-252.7°Cで使用できます。ノッチ付き引張強度とノッチなし引張強度の比は、-25.7°Cで0.95~1.15です。
液体酸素、液体水素、液体フッ素は、ミサイルや宇宙装置における重要な推進剤である。低温ガス容器や低温構造を作るために使用される材料の低温特性は非常に重要です。ミクロ組織が等軸であり、格子間元素(酸素、ヘリウム、水素など)の含有量が非常に低い場合、チタン合金の延性は依然として5%を超えています。ほとんどのチタン合金は-252.7°Cで延性が悪く、Ti-6AI-4Vは12%の伸びに達します。
