티타늄 합금 용접
최초의 실용 티타늄 합금은 1954년 미국에서 Ti-6Al-4V 합금 개발에 성공한 것입니다. 이 합금은 내열성, 강도, 가소성, 인성, 성형성, 용접성, 내식성, 생체 적합성이 우수하여 티타늄 합금 산업의 핵심 합금으로 자리 잡았습니다. 이 합금은 전체 티타늄 합금의 75~85%를 차지합니다. 다른 많은 티타늄 합금은 Ti-6Al-4V 합금의 변형으로 볼 수 있습니다.
1950년대와 1960년대에는 항공 엔진용 고온 티타늄 합금과 동체용 구조용 티타늄 합금을 주로 개발했습니다. 1970년대에는 내식성 티타늄 합금을 대량으로 개발했고, 1980년대 이후 내식성 티타늄 합금과 고강도 티타늄 합금을 더욱 발전시켰습니다. 내열 티타늄 합금의 사용 온도는 1950년대 400℃에서 1990년대에는 600~650℃로 높아졌습니다.
A2(Ti3Al) 및 r(TiAl) 기반 합금의 등장으로 엔진의 냉각부(팬 및 압축기)에서 고온부(터빈) 방향으로 티타늄이 사용됩니다. 구조용 티타늄 합금은 고강도, 고가소성, 고강도, 고인성, 고탄성률, 그리고 높은 손상 내성을 가지도록 개발되었습니다. 또한, Ti-Ni, Ti-Ni-Fe, Ti-Ni-Nb와 같은 형상 기억 합금은 1970년대부터 개발되어 엔지니어링 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다.
현재 세계적으로 수백 종의 티타늄 합금이 개발되었으며, 그 중 가장 유명한 합금은 20~30종이다. Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-2Al-2.5Zr, Ti-32Mo, Ti-Mo-Ni, Ti-Pd, SP-700, Ti-6242, Ti-10-5-3, Ti-1023, BT9, BT20, IMI829, IMI834 등이 있다. 티타늄은 이성질체로, 녹는점은 1668℃이며, 882℃ 이하는 밀집된 육방 격자 구조로 α티타늄이라고 한다. 882℃ 이상에서는 체심입방 격자 구조로 β티타늄이라고 한다.
티타늄의 위 두 가지 구조의 서로 다른 특성을 바탕으로, 적절한 합금 원소를 첨가하여 티타늄 합금의 상변태 온도와 상분율 함량을 점진적으로 변화시켜 다양한 조직을 가진 티타늄 합금을 얻었습니다. 실온에서 티타늄 합금은 세 가지 종류의 기지 구조를 가지며, 티타늄 합금은 α 합금, (α+β) 합금, β 합금의 세 가지 범주로 나뉩니다. 중국은 TA, TC, TB로 대표됩니다.α상 고용체로 구성된 단상 합금으로, 일반 온도에서든 실제 적용 온도가 높든 α상이며, 구조가 안정적이고, 내마모성이 순수 티타늄보다 높으며, 내산화성이 강합니다. 500℃ ~ 600℃의 온도에서는 강도와 내크리프성이 유지되지만, 열처리로 강화할 수 없고 상온 강도도 높지 않습니다.
