Titan

TITANE

BezeichnungHandelsnameLager
Titane Pur Grade 1
T35
Datenblatt
3.7025
Grade 2
T-40
Datenblatt
3.7035
Grade 3
T-50
Datenblatt
3.7055
Grade 4
T-60
Datenblatt
3.7065
Grade 5
TA6V
Datenblatt
3.7165
3.7164
Grade 73.7135
Grade 93.7195
Grade 113.7225
Grade 23
TA6V ELI
3.7165.1
Datenblatt
Ti 6Al-2Sn-4Zr-2Mo
3.7144
6-2-4-2
AMS 4975
Ti 6Al-6V-2Sn
3.7174
6-6-2
Ti 6Al-7Nb
Datenblatt
TAN
T10V2Fe3Al

Weitere Ausführungen auf Anfrage.

NORMEN IN ZUSAMMENHANG MIT TITAN

INDUSTRIE :           ASTM B 265 / ASME SB 265 / ASTM B 348 / ASME SB 348 / ASTM B 338 / ASTM B 381 / ASTM B 861 / ASTM B 862 / AWS A5.16 / NACE MR 0175

MEDIZIN :               ISO 5832.2 / ISO 5832.3 / ISO 5832.11 / ASTM F 67 / ASTM F 136 / ASTM F 1472 / ASTM F 1295

LUFTFAHRT :   AMS 4900 / AMS 4901 / AMS 4902/ AMS 4911 / AMS4920 / AMS 4918 / AMS 4928 / AMS 4934 / AMS 4935/ AMS 4965 / AMS 4967 / AMS 4971 / AMS 4975 / AMS 6930

———–    ————-  AMS-T-9046 / ASTM B265 / ASTM B381/ MMS 1217 / MMS 1233 / DMS 1570 /DMS 1583 / DMS 1592 /DMS 2285 / DMS 2442 /  BMS 7 348 / UNS R56400

Über Titan

Titan wurde 1791 erstmals durch den englischen Geistlichen und Chemiker William Gregor entdeckt. Im Jahr 1793 entdeckte auch der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth das Element. Der Name „Titan“ bezieht sich auf die griechische Mythologie: Die „Titanen“ verkörpern übernatürliche Kraft. Die kommerzielle Nutzung des Titans begann in den 1950er Jahren.

Titan ist das vierthäufigste Element in der Erdkruste. In der Natur kommt es normalerweise nur in chemischer Verbindung mit Sauerstoff und Eisen vor.
Titan wird aus den Mineralien Rutil und Ilmenit gewonnen, die man vor allem in Australien, Kanada, Russland, den USA, Norwegen, Südafrika und Sierra Leone findet. Rutil enthält 93-96 % Titandioxid, bei Ilmenit sind es etwa 44-77 %. Titan in seiner kommerziellen Form wird vor allem in Russland, den USA, Japan und China hergestellt.

Das Verfahren zur Gewinnung von technisch reinem Titan ist besonders komplex. Im ersten Schritt wird aus Rutil und Ilmenit Titanschwamm hergestellt, der seinen Namen durch sein schwammiges Aussehen erhält. Durch Chlorierung wird Titantetrachlorid erzeugt, das dann mit Magnesium zu Titan reduziert wird (sog. Kroll-Prozess). Im folgenden Schritt werden durch Umschmelzen aus dem Titanschwamm Barren (Ingots) hergestellt. Dies geschieht entweder im Vakuum durch Abschmelzelektroden oder VAR (Vacuum Arc Reduction) oder durch Kaltumformung mit Elektronenstrahlen (Electron Beam), Plasmastrahlen (Plasma Arc Melting) oder Induktion (Induction Skull Melting). Titanlegierungen erhält man durch Zugabe anderer Elemente wie Vanadium, Aluminium, Molybdän, Zinn oder Zirconium. Die Barren werden mittels Warmumformung zu Halbzeugen weiterverarbeitet (Brammen, Barren, Knüppel), aus denen wiederum durch Walzen, Schmieden, Extrusion, Spanen usw. Halbfabrikate wie Stäbe, Bleche, Rohre und Drähte hergestellt werden.

Der jährliche Titan-Verbrauch liegt weltweit bei etwa 60.000 Tonnen (das entspricht der Fläche eines Fußballstadions auf 2 Metern Höhe).

 

Haupteigenschaften von Titan:

  • Extrem korrosionsbeständig, Titan bildet eine Passivschicht
  • Keine toxische Wirkung und sehr gute Verträglichkeit für den menschlichen Körper
  • Geringe Dichte (4,51g/cm3) und gute mechanische Eigenschaften
  • Titan eignet sich für viele Fertigungsverfahren wie Gießen, Schmieden, Verfahren der Pulvermetallurgie, Schweißen, Tiefziehen und Spanen

Titan tritt in zwei allotropen Modifikationen auf:

  • Alpha-Phase, hexagonal, stabil unter 882 °C
  • Beta-Phase, kubisch-raumzentriert, stabil über 882 °C

Die Titanlegierungen gliedern sich in 3 Gruppen:

  • Alpha-Legierungen: gut schweißbar, bieten von kryogenen Temperaturen bis 500/550 °C gute mechanische Eigenschaften und eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit. Sie lassen sich nur schwer kaltumformen und mit thermischen Verfahren bearbeiten. Die kriechbeständigen Legierungen werden oft im geglühten Zustand verarbeitet.
  • Beta-Legierungen: warmfest bei kurzzeitiger Beanspruchung, schweißbar, kaltumformbar, verlieren aber bei über 350 °C ihre Festigkeit und werden unter -70 °C schnell brüchig. Diese Legierungen können mit thermischen Verfahren bearbeitet werden und werden häufig im geglühten oder ausgelagerten Zustand verwendet.
  • Alpha-Beta-Legierungen besitzen mittlere Eigenschaften: Sie sind gut mit thermischen Verfahren behandelbar, besitzen eine hohe Bruchzähigkeit bis 450/500 °C, sind weniger kriechbeständig, leichter zu formen und schwerer schweiß- und spanbar.

Allgemein besitzen Titanlegierungen eine höhere mechanische Belastbarkeit und eine geringere Korrosionsbeständigkeit als die verschiedenen Formen unlegierten Titans, die auch als CP-Titan (Commercially Pure) bezeichnet werden. TA6V ist die in der Titan-Industrie am häufigsten anzutreffende Alpha-Beta-Legierung. T40 und T60 sind kommerziell reine Formen, die sehr oft in der Industrie Verwendung finden. Sie unterscheiden sich in ihrem Sauerstoff- und Eisengehalt: T40 (Grad 2) ist reiner als T60 (Grad 4).

Titan besitzt bei hohen Temperaturen eine starke Affinität zu Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Dieses wesentliche Merkmal muss bei der Verarbeitung und Umwandlung des Metalls berücksichtigt werden.

Die Oberflächenoxidation des Metalls sorgt für eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Das Besondere daran ist, dass sich diese Schicht auch an Kratzstellen neu bildet. Titan bietet somit einen entscheidenden Vorteil gegenüber rostfreiem Stahl.

Physikalische Eigenschaften von Titan:

  • Normalzustand: fest
  • Farbe: silbrig-weiß
  • Schmelztemperatur: 1720°C
  • Molares Volumen: 10,64.10-6m3/mol
  • Dichte: 4,507 g/cm3
  • Elektrische Leitfähigkeit: 2,34.106S/m
  • Wärmeleitfähigkeit: 21,9 W/(m·K)
  • Wärmeausdehnungskoeffizient: 8,5.10-6/°C