hier ein ansatz...
STAHL KANN NICHT BESSER SEIN TITAN BEI GLEICHEM GEWICHT!
Titan, das 22. Element im Periodensystem der chemischen Elemente, ist kein seltener Bestandteil der Erdkruste (mit einem Vorkommen von 0,6% liegt es an 9. Stelle).
Seit der Einführung eines wirtschaftlichen und qualitativ zuverlässigen Verfahrens zur Gewinnung von Titan aus Erz in den frühen 50er Jahren wurden verschiedene Titan- Basiswerkstoffe entwickelt, um den speziellen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden. Diese kann man grob in zwei Kategorien unterteilen:
Reintitan (c.p. Ti = commercial pure Ti) zusammengesetzt aus > 99,2% Titan, zuzüglich der Begleitelemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen.
Titanlegierungen, d.h. Titan mit 2 - 20% oder mehr an Legierungselementen wie Aluminium, Vanadium, Zinn, Chrom, Zirkonium.
Titan- der Werkstoff mit den einzigartigen Eigenschaften. Wo andere Werkstoffe am Anforderungsprofil versagen, bietet Titan die Lösung.
Ob man in die Tiefen des Weltraums, der Meere, atomarer Strukturen oder des menschlichen Körpers eindringen will, ohne den Werkstoff Titan ist eine Realisation dieser Vorhaben undenkbar geworden.Gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit bei niedriger Dichte, extreme mechanische und thermische Belastbarkeit und Körperverträglichkeit sind die wichtigsten Gründe für die vielseitige Anwendung von Titan.
Titanwerkstoffe können aber auch auf anderen als den angestammten Gebieten eine interessante Alternative sein. In einer ganzen Reihe von Grenzfällen ist deshalb eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Stahl/Titan empfehlenswert, zumal mit den oben erwähnten titan-typischen Eigenschaften gegenüber Stahl oft genug eine erhebliche Reduzierung der Materialkosten verbunden ist. Bei gleicher Festigkeit ist Titan immerhin 42 % leichter als Stahl. Und weil der Konstrukteur Volumen benötigt, aber Gewicht bezahlt, sind gegenüber Stahl auch die Kosten um 42 % geringer. Wirtschaftlich wiegt das schwer.
Die Anwendungen von Titanlegierungen können grob in drei Kategorien unterteilt werden:
Anwendungen, bei denen gute Struktur- und / oder Temperatureigenschaften von Titanlegierungen im Verhältnis zu ihrer geringen Dichte erforderlich sind. Tatsächlich ist das Verhältnis zwischen den Festigkeitseigenschaften und der Dichte das höchste bei den metallischen Bauteilen.
Anwendungen, bei denen ein sehr hoher Korrosionswiderstand gegen bestimmte aggressive Medien, wie in der chemischen Industrie, verlangt wird.
Spezielle Anwendungen, die auf den einzigartigen Eigenschaften von Reintitan und Titanlegierungen basieren
Die Herstellung von Titan- Halbfertigfabrikaten läuft während der Verarbeitung vom Erz zum gewalzten Produkt in drei wesentlichen Verfahrensschritten ab:
Reduktion von Titanerz (Rutil, Ilmenit) zu einer "Schwamm" genannten porösen Form von Titanmetall.
Schmelzen des Schwamms, bei Legierungen natürlich zuzüglich der Legierungselemente, zur Herstellung eines Blocks.
Umformung der Blöcke über Brammen zu allgemeinen Walzprodukten oder über Zwischenabmessungen zu Stäben oder Freiformschmiedestücken.
Die für Titan typischen Eigenschaften entstehen in den beiden ersten Phasen; die Blöcke werden durch Schmiede- und Walzvorgänge zu Halbzeugen umgeformt, ähnlich wie bei Stahl.
Zum Vergleich:
c.p. Ti Ti - Legierungen Stähle RSH-Stähle CFK
Dichte:
[g/cm3] 4,51 4,1 ÷ 4,8 7,8 7,9 ~ 1,3
Dehngrenze 170 ÷ 500/400 ÷ 1.400/200 ÷ 2.000/250 ÷ 600/600
0,2% [MPa]
Elastizitäts-
modul [GPa] 110 80 ÷ 115 210 195 70 ÷ 120
Wärmeaus-
dehnungsko-
effizient
[10-6/°C] 9 7,5 ÷ 10 11,7 17,3 - 0,4 *
20 **
Wärmeleit-
fähigkeit 22 6 ÷ 13 65 14 k.A.
[W / (m K)]
* in Faserrichtung
Herr Christian Smolik:"Obwohl gerade die Titanlegierungen viel Boden gutgemacht haben, hapert es bei diesem edlen Werkstoff (unterhalb von 882°C besitzt Titan eine hexagonale Gitterstruktur mit vielen Gleit-und Zwillingsebenen) immer noch an der DAUERSCHWINGFESTIGKEIT. Außerdem beträgt der Elastizitätsmodul von Titan nur etwa die Hälfte von Stahl. Damit biegt sich ein Titanrohr gleicher geometrischer Abmessung bei einer Belastung doppelt so weit durch wie ein entsprechendes Stahlrohr.
)
und nach zwei drei brüchen endet das vielfach im konkurs...
auch( ein bek. Rahmenbauer der unerk. bleiben will)
