9. astme titaani (tuntud ka kui Ti-3Al-2,5V) hinnatakse tugevuse, korrosioonikindluse, vormitavuse ja keevitatavuse tasakaalustatud kombinatsiooni eest, muutes selle mitmekülgseks materjaliks mitmes tööstuses. Selle rakendusi ajendab peamiselt vajadus keskmise tugevusega titaansulami järele, mis säilitab töökoha ja vastupidavuse nõudlikes keskkondades. Võtmekasutuse hulka kuuluvad:
Lennundus- ja lennundus: See on 9. klassi titaani üks suurimaid rakendussektoreid. Seda kasutatakse laialdaselt kriitiliste komponentide, näiteks hüdrauliliinide, kütuseliinide ja vedeliku ülekandetorude tootmisel äri- ja sõjalennukite jaoks. Selle kõrge tugevuse ja kaalu suhe (märkimisväärselt kergem kui roostevabast terasest, säilitades samal ajal võrreldava tugevuse) vähendab õhusõiduki üldist kaalu, parandades kütusesäästlikkust. Seda kasutatakse ka konstruktsioonide, mootoritarvikute ja kinnitusdetailide jaoks, kuna see peab vastu reaktiivkütuste ja atmosfääri niiskuse korrosiooni.
Meditsiiniseadmed: 9. astme titaani kasutatakse mittekoormatud või madala koormusega meditsiiniliste rakenduste korral. Näited hõlmavad kirurgilisi instrumente (nt skalpellid, tangid) selle biosobivuse (inimkude kõrvaltoimete madal oht) ja korrosioonikindluse tõttu (vastupidavad kehavedelikud nagu veri ja soolalahus). Seda kasutatakse ka hammaste tööriistades, kateetri komponentides ja mõnedes ajutistes implantaatides, ehkki see on vähem levinud kõrge koormusega ortopeedilistes implantaatides (nt puusa asendajad) võrreldes 5. astme titaaniga (Ti-6Al-4V), mis pakub suuremat tugevust.
Mere- ja avameretehnika: Selle suurepärane korrosioonikindlus soolase vee ja kloriidirikka keskkonnas muudab 9. astme titaani ideaalseks mereriistvaraks. Rakenduste hulka kuuluvad ventiilid, pumbad, kinnitusdetailid, propelleri võllid ja soojusvahetid avamere naftaplatvormide, laevade ja allveelaevade jaoks. Erinevalt terasest ei roosteta ega halvene see merevees, vähendades hoolduskulusid ja pikendades komponendi eluiga.
Tööstus- ja keemiline töötlemine: Keemiatehastes ja rafineerimistehastes kasutatakse 9. astme titaani torude, paakide ja soojusvaheti torude valmistamiseks. See talub korrosiooni agressiivsetest kemikaalidest nagu happed (nt väävelhape, vesinikkloriidhape lahjendatud kontsentratsioonides), leelise ja orgaaniliste lahustitega, muutes selle sobivaks söövitavate protsesside vedelike käsitsemiseks. Seda kasutatakse ka magestamisjaamades, kus see peab vastu soolase vee puhastamise ajal soolase veega.
Automotive & Motorsports: Suure jõudlusega sõidukite (nt võidusõiduautode, luksussõidukite) puhul kasutatakse 9. astme titaani kergete komponentide, näiteks heitgaasisüsteemide, vedrustusosade ja kütusejoonega. Selle tugevuse ja kaalu suhe aitab vähendada sõiduki kaalu, suurendades kiirust ja energiatõhusust, samas kui soojustakistus (kuni ~ 315 kraadi /kraadi F) talub heitgaaside kõrgeid temperatuure.
9. astme titaan on titaansulam, mis on määratletud selle täpse seguga titaan (kui mitteväärismetall) ja kahe peamise legeeriva elemendi: alumiinium (Al) ja vanaadium (V). Selle keemilise koostise standardiseerivad sellised tööstusharud nagu ASTM International (nt ASTM B265 titaanilehtede/plaatide jaoks) ja ISO (nt ISO 5832-3), tagades tootjate järjepidevuse. Tüüpiline kompositsioon (kaalu protsendi järgi) on järgmine:
Alumiiniumi ja vanaadiumi sisalduse (tavaliselt nimetatakse selle ligikaudse 3% AL ja 2,5% V) jaoks, mida tavaliselt nimetatakse "3AL-2,5 V") on kriitiline-see spetsiifiline suhe annab 9. klassile ainulaadse tugevuse, töövõime ja korrosioonikindluse tasakaalu, eristades seda teistest titaanklassidest.
9. klassi titaanil on omaduste komplekt, mis muudab selle eelistatud valikuks rakenduste jaoks, mis nõuavad jõudluse ja töötlemise tasakaalu. Need omadused liigitatakse mehaanilisteks, füüsilisteks ja korrosioonikindlateks omadusteks:
Mehaanilised omadused Määratlevad, kuidas materjal reageerib välistele jõududele (nt pinge, kokkusurumine). Väärtused põhinevad ASTM -i standarditel (nt ASTM B265) ja kehtivad lõõmutatud oleku suhtes (kõige tavalisem tarnetingimus, mis optimeerib elastsust ja stabiilsust):
Tõmbetugevus: Ülim tõmbetugevus (uts)=700 - 860 mpa (101 - 125 ksi); Saagikuse tugevus (0,2% nihe)=620 - 760 MPa (90 - 110 KSI). See paigutab selle titaanikategooria "keskmise tugevusega" kui kaubanduslikult puhas titaan (nt 2. aste, UTS ≈ 480 MPa), kuid nõrgem kui suure tugevusega 5. astme titaan (UTS ≈ 965 MPa).
Elastsus: Pikenemine vaheajal=15 - 25% (50 mm gabariidi pikkuses). Kõrge elastsus tähendab, et seda saab venitada, painutada või moodustada keerukateks kujudeks, ilma et oleks pragunenud-eeliseid rabedate ülitugevate sulamite ees.
Karedus: Brinell kõvadus (hb)=200 - 250; Rockwelli kõvadus (HRB)=85 - 95. Mõõdukad karedusaldod kuluvad vastupidavust masinaga (lihtsam masinaga kui kõvemad hinded nagu 5. klass).
Mõjutama tugevust: Charpy V-notch (CVN) löögienergia=20-40 J toatemperatuuril. Hea sitkus tähendab, et see võib neelata löögienergiat (nt vibratsioonist või äkilistest koormustest) ilma purunemiseta.
Väsimustugevus: Vastupidavuse piir (10⁷ tsüklid, toatemperatuur)=300 - 350 MPa (43 - 51 KSI). Vastub korduva tsüklilise koormuse korral rike, mis on kriitiline komponentide jaoks nagu lennukite hüdraulilised jooned või merekinnitus.
Füüsikalised omadused kirjeldavad materjali loomulikke omadusi (sõltumata välistest jõududest):
Tihedus: ~ 4,42 g/cm³ (üksikasju vt 4. jagu). Oluliselt madalam kui teras (~ 7,85 g/cm³) ja roostevabast terasest (~ 7,93 g/cm3), aidates kaasa selle kõrge tugevuse ja kaalu suhtele.
Sulamispunkt: 1670 - 1720 kraadi (3038 - 3128 kraadi F). Kõrgem kui alumiiniumist (~ 660 kraad) ja magneesiumi (~ 650 kraadi), võimaldades kasutada mõõduka temperatuuriga keskkonnas.
Soojusjuhtivus: 16,3 w/(m · k) toatemperatuuril. Madalam kui terasest (45 w/(m · k)), mis tähendab, et see soojeneb ja jahutab soojusvahetite jaoks aeglaselt kasutatavat, kuid nõuab keevitamise ajal hoolikat termilist majandamist.
Elektriresised: 0,55 uΩ · m toatemperatuuril. Kõrgem kui enamik metalle (nt vask=0.017 µΩ · m), muutes selle kehvaks elektrijuhiks (ei kasutata elektriliste rakenduste jaoks).
Soojuspaisumistegur: 9,5 × 10⁻⁶ / kraad (vahemikus 25–400 kraadi). Madal laienemine tähendab, et see on kuumutatud või jahutamisel vastu mõõtmete muutustele, vähendades pinget täpsuste komponentides.
9. astme titaan pärib titaani erakordse korrosioonikindluse, jõudlus võrreldavalt kaubanduslikult puhta titaaniga:
Passiivne oksiidikiht: See moodustab hapnikuga kokkupuutel selle pinnale õhukese, tiheda ja isetervendava titaandioksiidi (tio₂) kihi. See kiht hoiab ära edasise oksüdatsiooni (roostetamise) ja peab vastu enamiku söövitava meediumi rünnakule.
Keskkonna ühilduvus: Vastub merevee, soolapihustite, kloriidilahuste, lahjendatud happe (nt väävel-, hüdrokloriid), leelise ja orgaaniliste lahustite korrosiooni. See on vastupidav ka atmosfääri korrosioonile (vihm, õhuniiskus) ja tööstusgaaside suhtes.
Piirangud: See ei ole kontsentreeritud tugevate hapete suhtes täielikult vastupidav (nt 90%+ väävelhape kõrgetel temperatuuridel) ega sula soolade suhtes, kus oksiidikiht võib laguneda.
9. astme titaani tihedus on järjepidev, täpselt määratletud füüsiline omadus, mida töötlemine (nt lõõmutamine, külm töötamine) või tootevorm (nt lehed, vardad, torud) minimaalselt mõjutab.
Tüüpiline ja standardtihedus: 9. astme titaani tihedus on4,42 grammi kuupsentimeetri kohta (g/cm³)toatemperatuuril. See väärtus on standardiseeritud tööstusharu viidete (nt ASTM käsiraamatud, titaanisulami andmebaasid) ja on peaaegu identne kaubanduslikult puhta titaanklassi tihedusega (nt 2. aste: 4.51 g/cm3) ja muude Alpha-beeta titaansulamitega (nt 5. aste: 4.43 g/cm³).
Tiheduse olulisus: 9. astme titaani madal tihedus on üks selle kõige kriitilisemaid eeliseid, eriti kaalutundlikes rakendustes:
Tugevuse ja kaalu suhe: Võrreldes tugevusega sobitatud metallidega, pakub 9. klass suurepäraseid tõhusust. Näiteks on selle tihedus ~ 40% madalam kui 316L roostevabast terasest (7,93 g/cm3) ja ~ 56% madalam kui süsinikteras (7,85 g/cm³). See tähendab, et 9. astme komponent võib pakkuda sama tugevust kui terasest komponenti, kaaludes samal ajal ligi pool kriitilist kosmose (vähendades kütusekulu) ja autotööstuse (suurendavat jõudlust) rakendusi.
Kerge disain: Mere- või tööstusseadetes lihtsustab selle madala tihedusega suurte komponentide (nt soojusvaheti torud, torud) käitlemist ja paigaldamist, ohverdamata konstruktsiooni terviklikkust.
Väikesed variatsioonid: Kuigi tihedus on väga ühtlane, võib äärmiselt kõrge mikroelementide tase (nt raud) põhjustada ebaolulist tõusu (vähem või võrdne 0,02 g/cm³), kuid neid variatsioone kontrollitakse tihedalt tootmisstandarditega (nt ASTM B265) ja ei mõjuta praktilisi rakendustulemusi.
