Een grote verscheidenheid aan industrieën is tegenwoordig op zoek naar innovatieve manieren om hun winst te maximaliseren. Deze innovatieve manieren worden verwacht tegen lagere productiekosten, een lager gewicht van hun producten en een lager energieverbruik. Dientengevolge wordt lichtgewicht metaal, waaronder titanium en aluminium, steeds meer als staal beschouwd. Om in het licht hiervan de perfecte materiële oplossing te krijgen, is het daarom belangrijk om een glimp op te vangen van informatie over hun sterkte. Dit artikel geeft de belangrijkste informatie door een vergelijking te maken tussen elk metaal met behulp van verschillende kenmerken.
Laten we 17 verschillen tussen titanium en aluminium vergelijken
Als je in de productieruimte denkt aan een droomteam van materiaaleigenschappen voor onderdelen, denk je aan sterkte en lichtgewicht. In wezen komen in dit geval natuurlijk titanium en aluminium in de gedachten van ontwerpers. Interessant is dat zowel titanium als aluminium andere belangrijke vakken aanvinken, zoals uitstekende tolerantie voor hitte en weerstand tegen corrosie. Om de perfecte keuze voor uw project te krijgen, zullen we verschillende eigenschappen gebruiken om een vergelijking te maken tussen aluminium en titanium. Ze bevatten:
Titanium versus aluminium: samenstelling van elementen
In een poging om titanium van aluminium te onderscheiden, is de elementaire samenstelling erg belangrijk. Dit komt omdat sommige componenten misschien niet nodig zijn vanwege hun reactiviteit met de omgeving of vanwege toegevoegde eigenschappen die ze aan het metaal in het algemeen kunnen toevoegen. Voorbeelden van dergelijke kenmerken kunnen corrosieweerstand, gewicht en nog veel meer zijn. Ter vergelijking: van titanium is bekend dat het een verscheidenheid aan elementen bevat, waaronder stikstof, waterstof, zuurstof, koolstof, ijzer en nikkel. Met titanium als de belangrijkste elementaire samenstelling, kunnen andere bestanddelen in samenstelling variëren tussen 0.013 en 0.5%.
Aan de andere kant is aluminium samengesteld uit een verscheidenheid aan bestanddelen, waaronder aluminium als belangrijkste samenstelling, silicium, zink, magnesium, mangaan, koper, ijzer, titanium, chroom, zirkonium en nog veel meer.
Titanium versus aluminium: corrosiebestendigheid
Corrosiebestendigheid is een andere eigenschap die kan worden gebruikt om vergelijkingen te maken tussen titanium en aluminium. Zowel titanium als aluminium hebben uitstekende corrosieweerstandseigenschappen. De ene is echter resistenter dan de andere en daarom heeft het meer de voorkeur wanneer corrosiebestendigheid een van de belangrijkste overwegingen in een project is.
Titanium is inert en daardoor zeer corrosiebestendig. Vanwege zijn inerte aard is titanium het meest biocompatibele metaal met een indrukwekkende toepassing in de medische industrie. Deze toepassing kan worden gevonden in de productie van chirurgische toepassingen, terwijl Ti 6-4-legeringen goed standhouden in een zoute omgeving met grote toepassing in de maritieme industrie. Aan de andere kant vormen legeringen van aluminium een laag oxiden die het materiaal niet-reactief maakt met corrosieve elementen. De corrosie van een dergelijke legering hangt nu echter af van de waterige/atmosferische omstandigheden zoals temperatuur, chemicaliën in de lucht en chemische samenstelling.
Titanium versus aluminium: elektrische geleidbaarheid
Elektrische geleidbaarheid is het vermogen van een materiaal om de stroom van elektronen mogelijk te maken als gevolg van een daling van de potentiaal. Om de elektrische geleidbaarheid van een materiaal te bepalen, wordt koper gebruikt als de standaard voor het beoordelen van elektrische geleidbaarheid.
Wanneer titanium wordt vergeleken met de geleidbaarheid van koper, vertoonde het ongeveer 3.1% van de geleidbaarheid van koper. Als gevolg hiervan is titanium een goede geleider van elektriciteit en kan het niet worden gebruikt waar goede geleidbaarheid een belangrijke factor is. Hoewel titanium geen goede geleider is, kan het als een goede weerstand worden gebruikt. Aan de andere kant vertoont aluminium 64% van de geleidbaarheid van koper. Dit betekent dat in een situatie waar elektrische geleidbaarheid vereist is, aluminium de voorkeur heeft boven titanium.
Titanium versus aluminium: thermische geleidbaarheid
De thermische geleidbaarheid van een materiaal is het vermogen om warmte over te dragen of te geleiden. Om een materiaal een goede radiator te laten zijn, moet het een hoge geleidbaarheid hebben, terwijl een materiaal met een lage thermische geleidbaarheid een goede isolator is. Dit fenomeen wordt de tijdsnelheid van overdracht door geleiding door de eenheidsdikte genoemd, over een materiaaleenheid voor een eenheidstemperatuurgradiënt.
Ter vergelijking: aluminium heeft een hoge thermische geleidbaarheid van 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK) vergeleken met titanium 118 BTU-in/hr-ft²-°Fm (17.0 W/mK). Daarom krijgt het een voorkeursbehandeling als het gaat om toepassingen zoals warmtewisselaars, kookgerei en koellichamen.
Titanium versus aluminium: smeltpunt
De smelttemperatuur van een metaal, bekend als het smeltpunt, is de temperatuur waarbij een dergelijk metaal begint over te gaan van een vaste fase naar een vloeibare fase. Bij deze temperatuur zijn de vaste fase van het metaal en de vloeibare fase van een dergelijk metaal in evenwicht. Zodra het materiaal dit temperatuurniveau bereikt, kan het gemakkelijk worden gevormd en kan het worden gebruikt voor thermische toepassingen.
Ter vergelijking: titanium heeft een hoger smeltpunt van 1650 – 1670 °C (3000 – 3040 °F) en wordt daarom als vuurvast metaal gebruikt. Aan de andere kant vertoont aluminium een lager smeltpunt in vergelijking met titanium 660.37 ° C (1220.7 ° F). Daarom is titanium in een hittebestendige toepassing meer van toepassing.
Titanium versus aluminium: hardheid
De hardheid van een metaal is de relatieve waarde die helpt om de reactie op etsen, deuken, vervorming of krassen langs het oppervlak te beschrijven. Dit kan meestal worden gedaan met een tool die een indentermachine wordt genoemd. Als gevolg hiervan brengt de indentermachine of -gereedschappen de waarde van het metaal naar voren om de sterkte van dergelijk metaal te bepalen. Terwijl de Brinell-hardheid van titanium 70 HB groter is dan zuiver aluminium 15 HB, vertoonden sommige legeringen van aluminium een hogere hardheid dan titanium. Voorbeelden zijn AA7075 temper T7 & T6, AA6082 temper T5 & T6, en meer.
Aan de andere kant vervormt titanium gemakkelijk wanneer het wordt bekrast of ingesprongen. Dit kan worden gecorrigeerd omdat titanium een uitzonderlijk hard oppervlak vormt door een oxidelaag te vormen om een titaniumoxidelaag te vormen die de meeste penetratiekrachten weerstaat. In een toepassing waar hardheid een van de belangrijkste vereisten is, is titanium de beste keuze.
Titanium versus aluminium: dichtheid
Bij het meten zijn titanium en aluminium beide licht, maar om specifieke redenen. In termen van vergelijking aluminiumdichtheid (2712 kg/m3) is lager dan de dichtheid van titanium (4500 kg/m3). De dichtheid van aluminium is aanzienlijk lichter, hoewel titanium ongeveer tweederde zwaarder is dan aluminium. Dit betekent dat gebruikers van beide metalen minder titanium nodig hebben. Er is slechts een fractie titanium nodig om de fysieke sterkte van aluminium te verkrijgen. Daarom wordt titanium gebruikt in straalmotoren van vliegtuigen en ruimtevaartuigen. Het is bekend dat zijn lichtgewicht en sterkte de brandstofkosten verlagen.
Daarom is, afhankelijk van de toepassing, titanium of aluminium een perfecte keuze. In een situatie waar bijvoorbeeld de sterkte/gewichtsverhouding een punt van zorg is, wordt titanium gebruikt en waar lichtgewicht alleen nodig is, wordt aluminium gebruikt.
Titanium versus aluminium: prijs
Om de prijs van titanium en aluminium te vergelijken, wordt een basisstuk van een kwart inch ronde, te voet lang, van beide metalen met elkaar vergeleken. Bij vergelijking kost de aluminium staaf minder dan de titanium staaf, daarom toont dit aan dat er een kostenverschil is tussen beide metalen. Naast de kosten, meer vanaf het begin, is titanium erg moeilijk om mee te werken in vergelijking met aluminium en als gevolg daarvan maakt het het fabricageproces duurder.
Een ander ding is dat het slijpen, buigen en lassen van titanium delicaat is om uit te voeren, omdat het een uitstekende professionaliteit vereist. Aan de andere kant is aluminium gemakkelijk om mee te werken, dus het is minder duur en kosteneffectief voor de meeste toepassingen.
Titanium versus aluminium: duurzaamheid
De duurzaamheid van materiaal blijft het vermogen om functioneel te zijn zonder het gebruik van overmatige reparaties of onderhoud wanneer het materiaal wordt aangetast door uitdagingen van normale operaties. Ongetwijfeld zijn zowel titanium als aluminium duurzaam en kunnen ze voor een langere periode worden gebruikt. Titanium is zeer stijf en duurzaam en de frames kunnen tientallen jaren meegaan zonder enig teken van slijtage als ze op de juiste manier worden onderhouden.
Ook zorgt titanium voor een redelijke flexibiliteit om de trillingen van de weg te dempen en kan het zweverig aanvoelen bij blootstelling aan een zware belasting, zoals touringkoffers. Aan de andere kant bewijst aluminium ook zijn duurzaamheid in extreme transportomgevingen, vooral wanneer sterkte, veiligheid en duurzaamheid van cruciaal belang zijn.
Titanium versus aluminium: bewerkbaarheid
Bewerkbaarheid is een vergelijkende score van een metaal om te bepalen hoe goed ze reageren op bewerkingsstress, inclusief stempelen, draaien, frezen en nog veel meer. De bewerkbaarheidsscore van dergelijk metaal wordt gebruikt om het type bewerkingsmethode te bepalen dat moet worden gebruikt. Interessant is dat CNC-draaien en frezen beproefde methoden zijn voor het produceren van onderdelen van titanium en aluminium. Ze kunnen in minder dan een dag worden geproduceerd met inachtneming van toleranties van +/- 0.005 inch (0.13 mm). Wanneer de productie van onderdelen snel nodig is, is aluminium een perfecte keuze, omdat het kosteneffectief is en van hoge kwaliteit is.
De bewerking kan echter enigszins beperkt zijn als het om geometrie gaat, omdat extreem complexe ontwerpen een andere oplossing vereisen, ongeacht het gekozen materiaal. Een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van materiaal voor machinale bewerking, is bewerkingsafval. Daarom is het wegfrezen van overtollig materiaal prima voor goedkoop aluminium, maar niet ideaal voor kostbaar titanium. Als gevolg hiervan geven fabrikanten er vaak de voorkeur aan om prototypes van aluminium te maken en later over te stappen op titanium voor de productie van onderdelen.
Titanium versus aluminium: vervormbaarheid
In termen van vervormbaarheid is aluminium beter vervormbaar dan titanium. Alle vormen van aluminium kunnen gemakkelijk worden gefabriceerd tot afgewerkte onderdelen met behulp van een breed scala aan methoden. Aluminium kan op verschillende manieren worden gesneden, afhankelijk van de vorm en vorm van het materiaal.
Het kan ook met verschillende soorten zaag worden gesneden, terwijl laser-, plasma- of waterstraalafgewerkte formaten produceren die ingewikkelde vormen en vormen kunnen hebben. Hoewel titanium vervormbaar is en niet zo vervormbaar als aluminium, is aluminium de perfecte keuze wanneer vervormbaarheid cruciaal is voor het succes van een project.
Titanium versus aluminium: lasbaarheid
Als het gaat om lassen, het vermogen van een materiaal om te lassen, kunnen beide metalen worden gelast en ze kunnen ook worden gelast of samengevoegd. Ofwel titanium of aluminium is echter beter lasbaar dan de andere.
Ter vergelijking: het lassen van titanium vereist meer professionaliteit omdat het altijd als een specialiteit binnen een specialiteit wordt beschouwd. Aan de andere kant is aluminium zeer goed lasbaar en wordt het voor een breed scala aan toepassingen gebruikt. Dus als lasbaarheid een van de belangrijkste vereisten is voor materiaalkeuze, dan is aluminium een perfecte keuze.
Titanium versus aluminium: opbrengststerkte
De vloeigrens van een materiaal is de maximale spanning waarbij een materiaal permanent begint te vervormen. Deze eigenschap kan worden gebruikt om titanium van aluminium te onderscheiden. Bij vergelijking is het duidelijk dat commercieel zuiver titanium (> 99% Ti) een metaal met een lage tot matige sterkte is dat niet goed geschikt is voor constructies of motoren van vliegtuigen. Het vertoont de vloeigrens van titanium met een hoge zuiverheid, variërend van 170 MPa tot ongeveer 480 MPa, wat als laag wordt beschouwd voor zwaarbelaste aerostructuren.
Aan de andere kant vertoont zuiver aluminium een vloeigrens van 7 MPa tot ongeveer 11 MPa, terwijl aluminiumlegeringen een vloeigrens vertonen van 200 MPa tot 600 MPa.
Titanium versus aluminium: treksterkte
De treksterkte van een metaal is de hoogste (ultieme) op de curve van technische spanning-rek. Dit wordt de hoogste spanning genoemd die kan worden volgehouden wanneer een materiaal wordt blootgesteld aan spanning. De ultieme treksterkte bij omgevingstemperatuur van titanium en zijn legeringen varieert van 230 MPa voor de zachtste kwaliteit commercieel zuiver titanium tot 1400 MPa voor legeringen met hoge sterkte.
Ook variëren de bewijssterkten van titanium van ongeveer 170 MPa tot 1100 MPa op basis van kwaliteit en conditie. Aan de andere kant vertonen legeringen van aluminium een veel grotere sterkte dan puur aluminium. Zuiver aluminium vertoont een treksterkte van 90 MPa en kan worden verhoogd tot meer dan 690 MPa voor sommige warmtebehandelbare legeringen van aluminium.
Titanium versus aluminium: afschuifsterkte
De weerstandseigenschappen van metaal tegen de schuifbelasting voordat het onderdeel afschuifkrachten bezwijkt, wordt schuifsterkte genoemd. Dit gebeurt meestal normaal op een vlak in een parallelle richting aan de richting van de werkende kracht. De afschuifspanning van titanium wordt geschat tussen 40 en 45 MPa, afhankelijk van de eigenschappen van de legering, terwijl de afschuifsterkte van aluminium tussen 85 en ongeveer 435 MPa ligt. Daarom, als afschuifsterkte een van de belangrijkste redenen voor materiaalkeuze vormt, kunnen sommige soorten aluminium de voorkeur hebben boven titanium.
Titanium versus aluminium: kleur
Bij het onderscheiden of vertellen van een verschil tussen titanium en aluminium, is de kleur van het materiaal belangrijk. Dit zal helpen om het materiaal te herkennen om te voorkomen dat u het verkeerde metaal voor uw project gebruikt. Om te onderscheiden, heeft aluminium een zilverwit uiterlijk dat in kleur varieert van zilver tot dof grijs, afhankelijk van het oppervlak van het materiaal. Dit uiterlijk is normaal gesproken in de richting van zilver voor gladde oppervlakken. Aan de andere kant heeft titanium een zilveren uiterlijk dat donkerder is als het onder het licht wordt bekeken.
Titanium versus aluminium: toepassingen
Titanium en aluminium worden beide gebruikt in een groot aantal verschillende toepassingen. Deze toepasselijke vormen een mogelijke manier om beide metalen van elkaar te onderscheiden. De toepassing van titanium en alumium is als volgt:
Titanium
Titanium is op verschillende manieren toepasbaar, waaronder als een legeringselement in staal, verkleint de korrelgrootte, en als deoxidator en in roestvrij staal om het koolstofgehalte te verminderen. Het is bijna overal in de industriële ruimte te vinden, waaronder:
- Pigmenten, coatings en additieven (verven, tandpasta, papier en plastic)
- Marine & Aerospace (landingsgestel, firewalls, kritieke structurer-onderdelen, hydraulisch systeem,
- Industrie (kleppen, procesvaten, warmtewisselaars, tanks, pulp- en papierindustrie, ultrasoon lassen, sputterdoelen en nog veel meer.
- Consument & bouw (sportartikelen, brilmontuur, fietsen, vuurwapens, scheppen, laptoponderdelen en nog veel meer
- Sieraden (voor piercings, horloges, ringen en nog veel meer)
- Medisch (tandimplantaten, chirurgische instrumenten, chirurgische instrumenten en meer)
Aluminium
Aluminium wordt over het algemeen in verschillende industrieën gebruikt vanwege de indrukwekkende corrosieweerstand die het biedt. Aluminium bestaat in verschillende legeringen die de mechanische eigenschappen aanzienlijk verbeteren, vooral wanneer het wordt getemperd. De meest voorkomende aluminiumlegering in de vorm van folies en drankblikjes bevat bijvoorbeeld 92% tot ongeveer 99% aluminium. De belangrijkste toepassingen van aluminium zijn:
- Transport (vliegtuigen, treinwagons, fietsen, auto's, vrachtwagens, zeeschepen, ruimtevaartuigen en nog veel meer)
- Verpakking (blikjes, kader, folies,)
- Bouw & constructie (ramen, gevelbeplating, dakbedekking, deuren, bouwdraad, bekleding en nog veel meer)
- Elektriciteitsgerelateerde toepassingen (motor, transformatoren, generatoren, geleiderlegeringen, generatoren en nog veel meer)
- Huishoudelijke artikelen (kookgerei, meubels en nog veel meer)
- Apparatuur en machines (buizen, gereedschappen, verwerkingsapparatuur en nog veel meer)
Samenvattende vergelijkingstabel
Met zo'n 17 eigenschappen hebben we redelijke vergelijkingen kunnen maken om een professioneel inzicht te krijgen in het gebruik van de juiste materialen voor uw project. Voor gemakkelijke toegang staan hieronder tabellen met een samenvatting van de vorige sectie.
Titanium versus aluminium: veelgestelde vragen
Samengevat
We hebben een directe vergelijking gemaakt van elektrische, fysieke, thermische en nog veel meer eigenschappen van titanium met aluminium. Er zijn echter enorme variëteiten van elementen die kunnen worden gebruikt om de uiteindelijke materiaalkeuze voor een toepassing te kiezen. Als gevolg hiervan hebben we onderscheid kunnen maken met behulp van ongeveer 17 eigenschappen om u te helpen de twee metalen beter te begrijpen.