순수 티타늄의 인장 강도는 265-353MPa이고 일반 티타늄 합금은 686-1176MPa이며 현재 최대값은 1764MPa입니다. 티타늄 합금은 많은 강철과 같은 강도를 갖지만 강도가 티타늄 합금보다 훨씬 우수합니다. 여기서 비강도는 재료의 강도를 겉보기 밀도로 나눈 값을 말하며 강도 대 중량비라고도 합니다. 비강도의 국제 단위는 (N/m2)/(kg/m3) 또는 N·m/kg입니다. 재료의 겉보기 밀도에 대한 재료의 인장 강도의 비율을 비강도라고 합니다. 파괴점에서 재료의 밀도에 대한 강도(신축성)의 비율입니다.
티타늄 및 티타늄 합금의 압축 강도는 인장 강도보다 낮지 않습니다. 공업용 순수 티타늄의 압축 항복 강도와 인장 항복 강도는 대략 동일하지만 Ti-6Al-4V 및 Ti-5Al-2.5Sn 합금의 압축 강도는 인장 강도보다 약간 높습니다. 전단 강도는 일반적으로 인장 강도의 60%-70%이며, 티타늄 및 티타늄 합금 시트의 베어링 항복 강도는 인장 강도의 1.2-2.0배입니다.
정상적인 분위기에서 가공 및 어닐링 된 티타늄 및 티타늄 합금의 내구성 강도는 인장 강도의 (0.5-0.65) 배입니다. Notch 상태(Kt=3.9)에서 107회 피로시험을 실시한 결과, Ti-6Al-4V 열처리된 Ti-6Al-4V의 내구강도는 인장강도의 0.2배였다.
가공 된 공업용 순수 티타늄의 최고 순도 등급의 경도는 일반적으로 120HB 미만이고 다른 순도의 가공 티타늄 경도는 200-295HB입니다. 순수 티타늄 주물의 경도는 200-220HB입니다. 어닐링 된 상태의 티타늄 합금의 경도 값은 32-38HRC로 298-349HB에 해당합니다. As-cast Ti-5Al-2.5Sn 및 Ti-6Al-4V 합금의 경도는 320HB이고 갭 불순물이 적은 Ti-6Al-4V 주물의 경도는 310HB입니다.
산업용 순수 티타늄의 인장 탄성 계수는 105-109GPa이고 대부분의 티타늄 합금의 인장 탄성 계수는 반환 상태에서 110-120GPa입니다. 시효 경화된 티타늄 합금은 소둔 상태보다 인장 탄성률이 약간 높으며 압축 탄성률은 인장 탄성률 이상입니다. 티타늄 및 티타늄 합금의 강성은 알루미늄 및 알루미늄 합금보다 훨씬 높지만 철의 55%에 불과합니다. 티타늄 합금의 특정 탄성 계수는 베릴륨, 몰리브덴 및 일부 고온 합금에 이어 두 번째로 알루미늄 합금의 탄성 계수와 비슷합니다.
산업용 순수 티타늄의 비틀림 또는 전단 계수는 46GPa이고 티타늄 합금의 전단 계수는 43-51GPa입니다.
티타늄 합금의 강도를 높이기 위해 틈새 요소의 함량을 높이면 합금의 내충격성 및 파괴 인성에 해로운 영향을 미칩니다. 티타늄 합금의 다양한 유형과 상태에 따라 산업용 순수 티타늄의 샤르피 노치 충격 강도는 15-54J/cm2이고 주조 상태는 4-10J/cm2입니다. 어닐링 상태에서 티타늄 합금의 충격 강도는 13-25.8J/cm2로 시효 상태에서 약간 낮습니다. 주조된 Ti-5Al-2.5Sn 합금의 샤르피 V-노치 충격 강도는 10J/cm2이고 Ti-6Al-4V 합금의 충격 강도는 20-23J/cm2입니다. 티타늄 합금 가공 재료의 산소 함량이 낮을수록 이 값이 높아집니다.
많은 티타늄 합금은 파괴 인성이 매우 높으며, 즉 티타늄 합금은 균열 전파 저항이 우수합니다. 열처리된 Ti-6Al-4V 합금은 인성이 우수한 소재입니다. 노치 집중 계수 Kt=25.4mm일 때 노치 인장 강도 대 노치 인장 강도의 비율은 1보다 큽니다.
티타늄 합금은 고온에서 특정 특성을 유지할 수 있습니다. 일반 산업용 티타늄 합금은 540°C의 온도에서 유용한 특성을 유지할 수 있지만 짧은 시간 동안만 사용할 수 있으며 장기 사용 온도 범위는 450-480°C입니다. 현재 600°C의 온도에서 사용하기 위한 티타늄 합금이 개발되었습니다. 미사일 소재로 티타늄 합금은 540°C의 온도에서 장기간 사용이 가능하고 760°C의 온도에서 단시간 사용이 가능하다.
티타늄 및 티타늄 합금 재료는 저온 및 초저온에서 원래의 기계적 특성을 유지할 수 있습니다. 온도가 내려감에 따라 티타늄 및 티타늄 합금 재료의 강도는 계속 증가하지만 연성은 점차 저하됩니다. 많은 어닐링된 티타늄 합금 재료는 -195.5°C에서 충분한 연성과 파괴 인성을 가지고 있습니다. Ti-5Al-2.5Sn 합금은 -252.7°C의 온도에서 사용할 수 있습니다. 노치 인장 강도 대 노치 인장 강도의 비율은 -25.7°C의 온도에서 0.95-1.15입니다.
액체 산소, 액체 수소 및 액체 불소는 미사일 및 우주 장치의 중요한 추진제입니다. 저온 가스 용기 및 저온 구조 부품을 만드는 데 사용되는 재료의 저온 특성은 매우 중요합니다. 미세 구조가 등축이고 격자간 원소(산소, 질소, 수소 등)의 함량이 매우 낮을 때 티타늄 합금의 연성은 여전히 5% 이상입니다. 대부분의 티타늄 합금은 -252.7°C에서 연성이 좋지 않은 반면, Ti-6Al-4V 합금의 연신율은 12%에 이릅니다.
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