5. klases titāna sakausējuma termiskās izplešanās koeficients, siltumvadītspēja un ne{0}}magnētiskās īpašības
5. pakāpes titāna sakausējums, plaši pazīstams kā Ti-6Al-4V, ir visplašāk izmantotais + titāna sakausējums kosmosa, jūras, medicīnas un vispārējās rūpniecības jomās. Tās fizikālās īpašības, īpaši siltuma izplešanās, siltumvadītspēja un magnētiskā reakcija, ir būtiskas projektēšanai un pielietošanai. Zemāk ir detalizēts šo trīs īpašību skaidrojums.
1. Termiskās izplešanās koeficients
5. pakāpes titāna sakausējuma termiskās izplešanās koeficients nedaudz mainās atkarībā no temperatūras. Istabas temperatūrā (no 20 līdz 100 grādiem) tā vidējais lineārās termiskās izplešanās koeficients ir aptuveni 8,6 × 10⁻⁶/grādi (vai 8,6 µm/m· grādu).
No istabas temperatūras līdz 300 grādiem koeficients pakāpeniski palielinās līdz aptuveni 9,8 × 10⁻⁶ / grādiem. Salīdzinot ar tēraudu, nerūsējošo tēraudu un daudziem sakausējumiem, kuru pamatā ir niķelis{4}}, Ti‑6Al‑4V ir zems termiskās izplešanās koeficients, kas nozīmē, ka tam ir nelielas izmēru izmaiņas sildīšanas vai dzesēšanas ciklos. Šī zemā izplešanās darbība ir ļoti izdevīga precīzas sastāvdaļas, piemēram, gaisa kuģa konstrukciju daļās, medicīniskajos implantos un optiskajās ierīcēs, kur nepieciešama termiskā stabilitāte un stingra izmēru kontrole. Tas arī samazina termisko stresu strauju temperatūras izmaiņu laikā, uzlabojot konstrukcijas uzticamību termiskā cikla apstākļos.
2. Siltumvadītspēja
5. pakāpes titāna sakausējums ir slikts siltumvadītājs, līdzīgi kā lielākajai daļai titāna sakausējumu. Tā siltumvadītspēja istabas temperatūrā ir aptuveni 6,7 līdz 7,1 W/(m·K).
Paaugstinoties temperatūrai, siltumvadītspēja mēreni paaugstinās, sasniedzot aptuveni 9 līdz 11 W/(m·K) pie 300 grādiem. Šī vērtība ir daudz zemāka nekā alumīnija un vara vērtība un tikai aptuveni viena septītā līdz piektā daļa no oglekļa tērauda vērtības. Salīdzinoši zemā siltumvadītspēja izraisa lēnāku siltuma pārnesi, kas jāņem vērā lietojumos ar lielu siltuma plūsmu, piemēram, ātrgaitas lidaparātu daļām vai augstas temperatūras stiprinājumiem. Tajā pašā laikā šī īpašība padara titāna sakausējumu noderīgu gadījumos, kad nepieciešama mērena siltumizolācija. Lai gan tā siltumvadītspēja ir zema, tā ir stabila pār tipiskām ekspluatācijas temperatūrām, ļaujot prognozēt siltuma uzvedību inženiertehniskajā projektēšanā.
3. Ne-magnētiskas īpašības
5. klases titāna sakausējums būtībā nav magnētisks un normālos vides apstākļos neuzrāda magnētisku reakciju.
Tā magnētiskā caurlaidība ir ļoti tuvu 1 (μr ≈ 1,00004 vai zemāka), ko uzskata par nemagnētisku pēc rūpnieciskiem un militāriem standartiem. Tas nozīmē, ka to nepiesaistīs magnēti, tas netraucēs magnētiskajiem laukiem un neradīs magnētiskus parakstus. Šis nemagnētiskais īpašums ir ārkārtīgi vērtīgs daudzos īpašos lietojumos: magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) iekārtās, militāro zemūdeņu komponentos, mīnu pretpasākumu sistēmās, augstas precizitātes elektroniskajos instrumentos un jutīgās noteikšanas ierīcēs. Pat mehāniskā spriedzē, temperatūras izmaiņās vai pēc metināšanas un termiskās apstrādes 5. klases titāns paliek nemagnētisks. Tā stabilā nemagnētiskā darbība apvienojumā ar augstu izturību un izturību pret koroziju padara to neaizstājamu daudzās progresīvās inženiertehniskajās sistēmās.
Kopsavilkums
Rezumējot,5. klases titāna sakausējumam ir zems un stabils termiskās izplešanās koeficients, zema vai mērena siltumvadītspēja un lieliskas nemagnētiskas īpašības. Šīs fizikālās īpašības kopā ar tā augsto izturību un labo apstrādājamību izskaidro, kāpēc tas joprojām ir daudzpusīgākais un visplašāk izmantotais titāna sakausējums pasaulē.
