Sebab menggunakan titanium
mengurangkan berat badan
Kekuatan tinggi dan ketumpatan rendah titanium (kira-kira 40% lebih rendah daripada keluli) memberikan banyak peluang untuk pengurangan berat badan. Contoh terbaik ialah penggunaannya pada gear pendaratan pesawat Boeing 777 dan 787 serta Airbus A380. Rajah 1 menunjukkan gear pendaratan pada pesawat 777. 1 Semua bahagian bertanda diperbuat daripada Ti-10V-2Fe-3Al. Kekuatan tegangan minimum aloi ini ialah 1,193 MPa; ia digunakan untuk menggantikan keluli aloi rendah berkekuatan tinggi 4340M yang digunakan pada 1,930 MPa. Penggantian ini mengakibatkan pengurangan berat lebih daripada 580 kg. 1 Boeing 787 menggunakan aloi titanium berkekuatan tinggi generasi seterusnya Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr, yang mempunyai kekuatan lebih tinggi sedikit dan mempunyai kelebihan pemprosesan tertentu. Penggunaan titanium dalam struktur gear pendaratan juga harus mengurangkan dengan ketara kos penyelenggaraan gear pendaratan kepada rintangan kakisannya. Ketumpatan rendah dan kekuatan tinggi menjadikannya sangat menarik untuk bahagian salingan, seperti rod penyambung untuk aplikasi automotif. Begitu juga, harga kereta keluarga terlalu tinggi, tetapi Jabatan Tenaga AS melabur banyak untuk menjadikan harga komponen titanium untuk kereta dan trak berpatutan. (Titanium telah berjaya digunakan dalam kereta lumba mewah, dan kosnya bukanlah masalah besar.)
Kekangan ruang
Aplikasi ini tidak selalu muncul, tetapi ia adalah penting. Contoh terbaik ialah rasuk gear pendaratan yang digunakan pada 737, 747, dan 757. Komponen ini berjalan di antara sayap dan fiuslaj, menyokong gear pendaratan. Pesawat Boeing lain menggunakan aloi aluminium dalam aplikasi ini, tetapi untuk kapal terbang di atas, beban lebih tinggi dan struktur aluminium tidak sesuai untuk sampul sayap. Aloi aluminium akan menjadi pilihan pertama kerana kosnya jauh lebih rendah. Keluli adalah pilihan lain, tetapi beratnya akan lebih tinggi.
Suhu Operasi
Struktur enjin dan kawasan ekzos berfungsi pada suhu tinggi, jadi pilihan utama adalah aloi berasaskan titanium atau nikel; begitu juga, aloi nikel akan meningkatkan berat badan dengan ketara. Suhu servis aloi enjin titanium adalah setinggi kira-kira 600°C. Sesetengah aplikasi, seperti palam dan muncung (Rajah 2), boleh menahan suhu di atas suhu ini untuk tempoh masa yang singkat di bawah keadaan operasi tertentu. Kecuali aloi enjin khas, had suhu aloi titanium adalah lebih kurang 540°C. Di atas suhu ini, pencemaran oksigen menjadi masalah, menjadikan permukaan rapuh. Titanium juga digunakan dalam struktur pada suhu rendah, seperti pendesak enjin roket.
Rintangan kakisan
Titanium mempunyai oksida nasen yang sangat sukar yang akan terbentuk serta-merta apabila terdedah kepada udara. Oksida ini bertanggungjawab untuk rintangan kakisan yang sangat baik. Dalam persekitaran aeroangkasa, kakisan bukan faktor dalam titanium. Titanium tidak diadu. Pada pendapat penulis' ini adalah intipati pengalaman perkhidmatan berkualiti tinggi. Dalam penggunaan, aloi aluminium dan keluli akhirnya akan membentuk lubang kakisan, yang bertindak sebagai penaik tegasan dan kemudian menyebabkan kakisan tegasan atau rekahan keletihan. Ini tidak berlaku dengan titanium. Rintangan kakisan ini melalui industri kimia, petrokimia, pulpa, kertas dan pembinaan. Titanium dan aloinya mempunyai rintangan yang sangat baik di bawah kebanyakan keadaan pengurangan pengoksidaan, neutral dan terhalang. Ia juga mempunyai ketahanan kakisan dalam tubuh manusia. Biokompatibiliti juga sangat baik; ia digunakan dalam peranti prostetik, dan tulang akan berkembang menjadi struktur titanium yang direka bentuk dengan munasabah. Titanium tulen komersial juga digunakan dalam aplikasi pembinaan luaran, dan amalan ini bermula di Jepun. Ia digunakan pada permukaan luar kerana ia tidak memerlukan sebarang penyelenggaraan. Yang paling terkenal ialah penggunaannya di bahagian luar Muzium Guggenheim di Bilbao, Sepanyol.
Keserasian bahan komposit
Titanium serasi dengan gentian grafit dalam komposit polimer. Terdapat potensi elektrik yang tinggi antara aluminium dan grafit. Jika aluminium bersentuhan dengan grafit apabila basah, aluminium akan terhakis. Ia boleh diasingkan daripada bahan komposit dengan kaedah seperti lapisan gentian kaca, tetapi di kawasan yang sukar untuk diperiksa dan diganti, titanium digunakan sebagai kaedah konservatif. Di samping itu, walaupun pekali pengembangan terma (CTE) titanium lebih tinggi daripada grafit, ia jauh lebih rendah daripada aluminium. Walaupun dalam julat suhu operasi struktur fiuslaj, daripada kira-kira –60°C semasa pelayaran hingga +55°C dalam cuaca panas, perbezaan dalam CTE struktur aluminium yang dilekatkan pada bahan komposit akan menyebabkan beban yang sangat tinggi. Ini bukan masalah dengan struktur titanium. Jelas sekali, semakin lama komponen, semakin besar masalah menggunakan aluminium.
Modulus rendah
Bidang kepentingan utama ialah penggantian spring keluli. Oleh kerana modulus adalah kira-kira separuh daripada keluli, hanya separuh bilangan gegelung diperlukan. Menggabungkan kekuatan dan ketumpatan tinggi (kira-kira 60% daripada keluli), spring keluli idealnya boleh mengurangkan berat sebanyak kira-kira 70%. Di samping itu, titanium memberikan rintangan kakisan yang sangat baik, dengan itu mengurangkan kos penyelenggaraan.
perisai
Titanium mempunyai rintangan balistik yang sangat baik. Berbanding dengan perisai keluli atau aluminium, ia mempunyai perlindungan balistik yang sama pada ketumpatan kawasan yang menarik dan boleh mengurangkan berat sebanyak 15-35%, sekali gus mengurangkan berat kenderaan tempur darat tentera. Kenderaan yang lebih ringan mempunyai kebolehangkutan dan kebolehgerakan yang lebih baik. Rintangan kakisan yang sangat baik, feromagnetisme yang rendah, dan keserasian dengan bahan komposit juga memberikan kelebihan yang ketara. Dua projek yang menggunakan titanium dalam kenderaan yang dinaik taraf ialah kenderaan tempur infantri Bradley (Rajah 3) dan kereta kebal tempur utama Abrams. 2 Kos titanium yang agak tinggi telah berjaya dikurangkan dengan menggunakan plat yang diperbuat daripada rasuk elektron, perapian sejuk, dan jongkong lebur tunggal. 3
