Механические свойства титана, широко известные как механические свойства, тесно связаны с чистотой. Титан высокой чистоты обладает отличными механическими свойствами, хорошим удлинением и уменьшением площади, но его прочность низкая, и он не пригоден для использования в качестве конструкционных материалов. Промышленный чистый титан содержит умеренное количество примесей, обладает высокой прочностью и пластичностью, пригоден для изготовления конструкционных материалов.
Теплопроводность заготовок из титана и титановых сплавов низкая, что приводит к огромной разнице температур между поверхностным слоем и внутренним слоем во время горячей экструзии. Когда температура экструзионного цилиндра составляет 400 градусов, разница температур может достигать 200-250 градусов. Под совместным влиянием ингаляционного упрочнения и большой разницы температур в поперечном сечении заготовки металл на поверхности и в центре заготовки приобретает очень разные прочностные и пластические свойства, что приводит к очень неравномерной деформации в процессе экструзии. . В экструдированном изделии создается большое дополнительное растягивающее напряжение, которое становится источником трещин и трещин на поверхности экструдированного изделия. Процесс горячей экструзии изделий из титана и титановых сплавов более сложен, чем процесс экструзии алюминиевого сплава, медного сплава и даже стали. Это определяется особыми физико-химическими свойствами титана и титановых сплавов.
До сих пор смазочные материалы были необходимы для процесса экструзии титановых стержней. Основная причина заключается в том, что титан образует легкоплавкую эвтектику с материалами форм из сплавов на основе железа или никеля при температурах 980 и 1030 градусов, вызывая сильный износ формы. При использовании графитовой смазки на поверхности изделия могут образовываться глубокие продольные царапины. Это является следствием прилипания титанового стержня и стержня из титанового сплава к форме. При использовании смазок для стекла при экструзии профилей возникает новый тип дефектов, называемый «оспинами», то есть трещины в поверхностном слое изделия. Исследования показывают, что появление «оспин» связано с низкой теплопроводностью титана и титановых сплавов, что приводит к резкому охлаждению поверхностного слоя заготовки и резкому снижению пластичности.
Титановые сплавы делятся на низкопрочные и высокопластичные, среднепрочные и высокопрочные, в пределах от 200 (малая прочность) до 1300 (высокая прочность) МПа, но в целом титановые сплавы можно отнести к высокопрочным сплавам. Они прочнее алюминиевых сплавов, которые считаются среднепрочными, и по прочности могут полностью заменить некоторые виды стали. По сравнению с быстрым снижением прочности алюминиевых сплавов при температуре выше 150 градусов, некоторые титановые сплавы все еще могут сохранять хорошую прочность при температуре 600 градусов. Плотный металлический титан высоко ценится в авиационной промышленности из-за его легкого веса, более высокой прочности, чем у алюминиевого сплава, и способности сохранять более высокую прочность, чем у алюминия, при высоких температурах. Ввиду того, что плотность титана составляет 57% от плотности стали, его удельная прочность (соотношение прочность/вес или соотношение прочности/плотности называется удельной прочностью) высока, а его антикоррозийные, антиокислительные и анти- способность к утомлению сильна. 3/4 титановых сплавов используются в качестве конструкционных материалов, представленных аэрокосмическими конструкционными сплавами, 1/4 – в основном в качестве коррозионно-стойких сплавов.
Титановый сплав обладает высокой прочностью и низкой плотностью, хорошими механическими свойствами, хорошей ударной вязкостью и коррозионной стойкостью. Кроме того, титановые сплавы имеют плохие технологические характеристики и сложны в обработке. При термической обработке они легко поглощают такие примеси, как водород, кислород, азот и углерод. Он также имеет плохую износостойкость и сложный производственный процесс. Промышленное производство титана началось в 1948 году. Потребности развития авиационной промышленности обусловили развитие титановой промышленности со среднегодовыми темпами роста около 8%. В настоящее время годовой объем производства материалов для обработки титановых сплавов в мире достиг более 40,000 тонн, при этом используется почти 30 типов титановых сплавов. Наиболее широко используемые титановые сплавы — Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) и промышленно чистый титан (TA1, TA2 и ТА3).
