Yüksek Hassasiyetli Parçaların Yapımında Kullanılan Titanyum Alaşımları

Otomobillerde titanyum kullanmanın avantajları aşikardır; önemli ölçüde kütle azalması, daha düşük yakıt tüketimi, artan verimlilik, daha iyi çevre ve gürültü azalması sağlar. Önemli olan titanyum ve alaşım parçalarının maliyetinin nasıl kabul edilebilir bir düzeye indirilebileceğidir. Araştırmaya göre, geleneksel üretim sürecinin kullanılması halinde titanyum ürünlerinin haddelenmesinin maliyeti 4,4 ABD doları/kg oluyor. Genel bir kural olarak, her işlem adımının maliyeti iki katına çıkarılmalı, böylece malzeme maliyeti en az 17,6 ABD doları/kg olmalıdır. Nihai işlenmiş parçalara dönüştürülen haddelenmiş ürünlerin maliyeti 44 $/kg kadardır. Açıkçası, ilgili çelik parçaların bu tür titanyumla değiştirilmesi mümkün değildir. Ancak toz metalurjik titanyum malzemelerin kullanımı oldukça farklıdır. Titanyum sünger tozu veya kalıntısının mevcut fiyatı 4.4-8.8 ABD Doları/kg ise, saf veya safa yakın preslenmiş işlenmemiş parçaların maliyeti 4.4 ABD Doları/kg'dan az olacaktır. Minimum miktarda işleme sonrasında bağlantı çubukları gibi parçaların kg başına maliyeti 8,8 ila 11 ABD Doları olacaktır. Toz metalurjisi yalnızca düşük maliyetli hammaddeleri kullanmakla kalmaz, aynı zamanda işleme maliyetini de azaltır; özellikle net şekillendirme veya ağa yakın şekillendirme yöntemi, büyük boyutlu, düşük fiyatlı otomotiv parçaları üretmenin etkili bir yoludur. Toz metalurjisi titanyum malzemelerinin güçlü bir rekabet gücüne sahip olduğu görülebilir.
Titanyumun yüksek mukavemet/kütle oranı, yüksek sıcaklık mukavemeti, korozyon direnci ve termal stabilitesi ve bir dizi üstün performansı vardır ve geniş ilgi görmüştür, ancak titanyum ve titanyum alaşımlarının geleneksel kullanımı esas olarak havacılık ve denizcilik endüstrilerindedir. Sivil titanyumun kısıtı ürünün maliyetidir. Titanyum toz metalurjisi, diğer teknolojilerden titanyum parçaları üretmenin tamamen farklı bir yöntemidir. Toz metalurjisi, vakum arkıyla yeniden eritme, elektron ışınıyla eritme veya plazma arkıyla eritme ihtiyacını ortadan kaldırarak geleneksel titanyum üretimiyle ilişkili atığı sınırlayabilir. Toz doğrudan herhangi bir şekle veya bobine dönüştürülebilir, böylece parça üretimi için gereken ham madde miktarı azaltılır ve verim artırılır. Süreç aynı zamanda neredeyse net parçaların üretilmesine olanak tanıyarak normalde geleneksel parça üretimiyle ilişkili israfı azaltır, süreç adımlarını azaltır ve verimi artırır. Bununla birlikte, toz metalurjisinde hala iyileştirilmesi gereken bazı sorunlar vardır; bunların en önemlisi kirlilik kontrolüdür. Herhangi bir kirlenme, metali yüksek hassasiyetli parçalar için uygunsuz hale getirir. Havacılık alanındaki yüksek yapısal standartlar, titanyum alaşımlarının havacılık ve uzay pazarında bulunmasını zorlaştırmaktadır, ancak daha az katı yapısal gereksinimlerle sivil uygulamalarda kullanılabilirler. Büyük ölçekli uygulama için en muhtemel endüstrilerden biri otomotiv endüstrisidir. Otomotiv pazarı çok büyük ve titanyumun otomotiv endüstrisindeki uygulaması yaygınlaştığında, titanyum kullanımı mevcut havacılık ve uzay pazarını çok aşacak.

Sivil titanyum malzemelerin uygulanmasına yönelik beklentiler:

Şu anda toz metalurjisi titanyum alaşımı, yeni yüksek performanslı otomobillere, özellikle motor sistemi ve şaside, örneğin valfler, yaylar vb. üretmek için alaşımlı çelik ve paslanmaz çelik yerine titanyum alaşımlı motor sisteminde olduğu gibi uygulanmıştır. ve bağlantı çubukları ve diğer parçalar. Şasi esas olarak yaylar, egzoz sistemleri, yarım miller ve çeşitli bağlantı elemanları için kullanılır. Japonya'nın Toyota Motor Corporation, maliyetleri etkili bir şekilde azaltabilen yeni bir toz metalurjisi dövme yöntemi geliştirdi. Bu yöntemi kullanan otomobil motoru titanyum valfleri ağırlığı %40 oranında azaltabilir. Giriş valfi, toz metalurjisi dövme işlemi yoluyla Ti-6Al-4V alaşımından yapılmıştır, egzoz valfi ise kompozit malzemelerden yapılmıştır. Kompozit malzeme, takviye maddesi olarak bor içeren yeni bir alaşım tozundan yapılmıştır ve TiB takviyeli tozun hacim oranı yaklaşık %5'tir. Matris bileşimi ti-6al-4sn-4zn-1mo-0.2si-0.3 O'dur ve mükemmel sürünme direncine sahiptir .