Titanmetallurgi
Rent titan har normalt en hexagonal (alfa -Α) struktur, men omvandlas till en kroppscentrerad kubisk form (beta -) när den värms över 882 °C. Tillsatsen av legeringselement till titan påverkar denna omvandlingstemperatur och i många legeringar resulterar det i beta som bevaras vid rumstemperatur, vilket ger ett material som innehåller både alfa- och betafaser eller till och med ett som är helt beta. De relativa mängderna alfa- och beta-faser i någon speciell legering har en signifikant effekt på egenskaperna hos det materialet i termer av draghållfasthet, duktilitet, krypegenskaper, svetsbarhet och lätthet att formbarhet. Det är vanlig praxis inom den metallurgiska industrin att referera till titanlegeringar efter deras struktur, alltså alfa-, alfa--beta- och beta-legeringar, varav exempel ges i tabell 1.
Alfalegeringar
Kommersiellt rent titan är faktiskt legerat med små mängder syre som ökar hårdheten och draghållfastheten. Genom att variera de tillsatta kvantiteterna är det möjligt att producera en rad kommersiellt rena titankvaliteter med hållfasthetsnivåer som varierar mellan 290 och 740 MPa. Dessa material har nominellt alla alfa-struktur även om små mängder beta-fas är möjliga om föroreningsnivåerna av betastabilisatorer som järn är höga. Även om alfalegeringar inte kan värmebehandlas för att öka styrkan, resulterar tillsatsen av 2,5 % koppar till titan i ett material som svarar på lösningsbehandling och åldrande på ett liknande sätt som aluminium-kopparlegeringar. Aluminium som en legering tillsats till titan är en alfastabilisator och finns i många av de kommersiellt tillgängliga legeringarna.
Alfa-Betalegeringar
Grundämnen som vanadin, molybden, järn och krom stabiliserar betafasen och många alfa-beta-legeringar har utvecklats. Dessa är i allmänhet medelhög till höghållfasta material med draghållfasthet på 620 till 1250 MPa och med användbar sträckgräns på upp till 350 till 400 oC. Förutom dragegenskaper är låg- och högcykelutmattning och brottseghet nu kritiska designparametrar, så termomekaniska och värmebehandlingsprocedurer har utvecklats för att säkerställa att legeringar ger en optimal balans mellan mekaniska egenskaper för ett brett spektrum av applikationer.
För maximalt krypmotstånd vid temperaturer över 450oC används nu legeringar av typ nästan alfa. Dessa erbjuder acceptabelt krypmotstånd vid temperaturer upp till 600 oC.
Betalegeringar
Det finns internationella och nationella specifikationer för titanmaterial som används inom flygsektorn, men det finns ingen liknande täckning för material för icke-aeronautiska applikationer. I allmänhet, för denna sektor, är asTM-serien av specifikationer. Den andra klassen av titanlegeringar är beta-legeringar. När tillräckligt många beta-stabiliserande element läggs till titan, kan alla -beta-legeringar produceras. Dessa material har funnits i många år, men har först nyligen blivit kända. De är i allmänhet lättare att bearbeta i kallt än alfa-beta-legeringar, är värmebehandlingsbara till höga hållfastheter och vissa har överlägsen korrosionsbeständighet mot kommersiellt rena kvaliteter.
