การประยุกต์ใช้ท่อไทเทเนียม

โลหะผสมไททาเนียมมีความแข็งแรงสูงและมีความหนาแน่นต่ำ มีคุณสมบัติทางกลที่ดี มีความเหนียวที่ดีและทนต่อการกัดกร่อน นอกจากนี้ โลหะผสมไทเทเนียมยังมีประสิทธิภาพในการประมวลผลต่ำและตัดได้ยาก ในระหว่างกระบวนการร้อน พวกมันมีแนวโน้มที่จะดูดซับสิ่งเจือปน เช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอนได้ง่ายมาก นอกจากนี้ยังมีความต้านทานการสึกหรอต่ำและกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน การผลิตไทเทเนียมทางอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในปี 1948 การพัฒนาอุตสาหกรรมการบินต้องการให้อุตสาหกรรมไทเทเนียมเติบโตที่อัตราการเติบโตเฉลี่ยประมาณ 8% ต่อปี ปัจจุบัน การผลิตวัสดุแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมทั่วโลกมีมากกว่า 40,000 ตันต่อปี โดยมีเกรดโลหะผสมไทเทเนียมเกือบ 30 เกรด โลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) และไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม (TA1, TA2 และ TA3)
โลหะผสมไททาเนียมส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตส่วนประกอบคอมเพรสเซอร์สำหรับเครื่องยนต์อากาศยาน ตามด้วยส่วนประกอบโครงสร้างสำหรับจรวด ขีปนาวุธ และเครื่องบินความเร็วสูง ในช่วงกลาง-1960 ไทเทเนียมและโลหะผสมของไทเทเนียมได้ถูกนำมาใช้แล้วในอุตสาหกรรมทั่วไปสำหรับการผลิตอิเล็กโทรดในอุตสาหกรรมอิเล็กโทรลิซิส คอนเดนเซอร์ในโรงไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนสำหรับการกลั่นปิโตรเลียมและการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และอุปกรณ์ควบคุมมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ไทเทเนียมและโลหะผสมของมันได้กลายเป็นวัสดุโครงสร้างที่ทนต่อการกัดกร่อน นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการผลิตวัสดุกักเก็บไฮโดรเจนและโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง
จีนเริ่มวิจัยเกี่ยวกับโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมในปี 1956 ในช่วงกลาง-1960 การผลิตวัสดุไทเทเนียมทางอุตสาหกรรมเริ่มต้นขึ้นและมีการพัฒนาโลหะผสม TB2
โลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุโครงสร้างใหม่ที่สำคัญที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โดยมีความถ่วงจำเพาะ ความแข็งแรง และอุณหภูมิการใช้งานระหว่างอลูมิเนียมกับเหล็กกล้า อย่างไรก็ตาม มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลและประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษได้ดีเยี่ยม ในปี 1950 สหรัฐอเมริกาได้ใช้ส่วนประกอบที่ไม่รับน้ำหนักเป็นครั้งแรก เช่น แผงป้องกันความร้อนที่ลำตัวด้านหลัง แผงบังลม และแผงกั้นส่วนท้ายของเครื่องบินทิ้งระเบิด F-84 เริ่มต้นตั้งแต่ทศวรรษ 1960 การใช้โลหะผสมไททาเนียมได้เปลี่ยนจากลำตัวด้านหลังเป็นลำตัวตรงกลาง โดยบางส่วนเข้ามาแทนที่เหล็กโครงสร้างเพื่อผลิตส่วนประกอบที่รับน้ำหนักที่สำคัญ เช่น โครง คาน และแผ่นเลื่อนปีก การใช้โลหะผสมไทเทเนียมในเครื่องบินทหารเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยมีน้ำหนักถึง 20% ถึง 25% ของน้ำหนักโครงสร้างของเครื่องบิน นับตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เครื่องบินพลเรือนเริ่มใช้โลหะผสมไทเทเนียมจำนวนมาก โดยเครื่องบินโบอิ้ง 747 ใช้ไทเทเนียมมากกว่า 3,640 กิโลกรัม การใช้ไทเทเนียมในเครื่องบินที่มีเลขมัคน้อยกว่า 2.5 มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อทดแทนเหล็กและลดน้ำหนักโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น เครื่องบินลาดตระเวนความเร็วสูงระดับความสูงต่ำของสหรัฐฯ SR-71 (บินที่ 3 มัคและระดับความสูง 26212 เมตร) โดยมีไทเทเนียมคิดเป็น 93% ของน้ำหนักโครงสร้างของเครื่องบิน เรียกว่า "ไทเทเนียมทั้งหมด" "เครื่องบิน เมื่ออัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องยนต์เครื่องบินเพิ่มขึ้นจาก 4-6 เป็น 8-10 และอุณหภูมิทางออกของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้นจาก 200-300 องศา C เป็น 500-600 องศา C ตามลำดับ ซึ่งต่ำ - แผ่นและใบมีดคอมเพรสเซอร์แรงดัน แต่เดิมทำจากอลูมิเนียมต้องถูกแทนที่ด้วยโลหะผสมไททาเนียม หรือควรใช้โลหะผสมไทเทเนียมแทนสแตนเลสเพื่อผลิตแผ่นและใบมีดคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง เพื่อลดน้ำหนักของโครงสร้าง ในปี 1970 ปริมาณของโลหะผสมไททาเนียมที่ใช้ในเครื่องยนต์การบินโดยทั่วไปคิดเป็น 20% ถึง 30% ของน้ำหนักโครงสร้างทั้งหมด ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตส่วนประกอบของคอมเพรสเซอร์ เช่น พัดลมไทเทเนียมปลอมแปลง แผ่นและใบมีดของคอมเพรสเซอร์ เคสคอมเพรสเซอร์ไทเทเนียมแบบหล่อ ตัวกลาง ตัวเรือน เปลือกลูกปืน ฯลฯ ยานอวกาศส่วนใหญ่ใช้ความแข็งแกร่งจำเพาะสูง ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่ออุณหภูมิต่ำของโลหะผสมไททาเนียมเพื่อผลิตภาชนะรับความดัน ถังเชื้อเพลิง ตัวยึด สายรัดเครื่องมือ เฟรม และเปลือกจรวดต่างๆ ดาวเทียมโลกเทียม โมดูลดวงจันทร์ ยานอวกาศที่มีคนขับ และกระสวยอวกาศยังใช้ส่วนประกอบการเชื่อมแผ่นโลหะผสมไทเทเนียม