جوشکاری آلیاژ تیتانیوم
اولین آلیاژ تیتانیوم عملی توسعه موفقیت آمیز آلیاژ Ti-6Al-4V در ایالات متحده در سال 1954 است، زیرا به دلیل مقاومت در برابر حرارت، استحکام، انعطاف پذیری، چقرمگی، شکل پذیری، توانایی جوش، مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری خوب است و به آلیاژ آس در صنعت آلیاژ تیتانیوم، استفاده از آلیاژ 75٪ تا 85٪ از کل آلیاژ تیتانیوم را به خود اختصاص داده است. بسیاری از آلیاژهای تیتانیوم دیگر را می توان به عنوان تغییراتی در آلیاژهای Ti-6Al-4V مشاهده کرد.
در دهههای 1950 و 1960، عمدتاً آلیاژ تیتانیوم با دمای بالا را برای موتورهای هوایی و آلیاژ تیتانیوم ساختاری برای بدنه تولید کرد. در دهه 1970، دسته ای از آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی ساخته شد. از دهه 1980، آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی و آلیاژ تیتانیوم با استحکام بالا بیشتر توسعه یافتند. دمای سرویس آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر حرارت از 400 درجه سانتیگراد در دهه 1950 به 600 تا 650 درجه سانتیگراد در دهه 1990 افزایش یافته است.
ظاهر آلیاژهای پایه A2 (Ti3Al) و r (TiAl) باعث می شود که تیتانیوم در موتور از انتهای سرد موتور (فن و کمپرسور) تا انتهای گرم موتور (توربین) باشد. آلیاژهای تیتانیوم ساختاری به سمت استحکام بالا، پلاستیک بالا، استحکام بالا، چقرمگی بالا، مدول بالا و تحمل آسیب بالا توسعه می یابند. علاوه بر این، آلیاژهای حافظه دار مانند Ti-Ni، Ti-Ni-Fe و Ti-Ni-Nb از دهه 1970 توسعه یافته اند و به طور فزاینده ای در مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند.
در حال حاضر صدها آلیاژ تیتانیوم در جهان ساخته شده است که 20 تا 30 آلیاژ از معروف ترین آلیاژها مانند 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 و غیره. تیتانیوم یک ایزومر است، نقطه ذوب 1668 درجه سانتیگراد است. زیر 882 ℃ در ساختار شبکه ای متراکم شش ضلعی، به نام αتیتانیوم. در دمای بالای 882 درجه سانتیگراد، ساختار شبکه مکعبی بدنه بتا تیتانیوم نامیده می شود.
بر اساس ویژگی های متفاوت دو ساختار فوق تیتانیوم، عناصر آلیاژی مناسبی به آن اضافه شد تا دمای تبدیل فاز و محتوای کسر فاز آلیاژهای تیتانیوم به تدریج تغییر کند تا آلیاژهای تیتانیوم با بافت های مختلف به دست آید. در دمای اتاق، آلیاژ تیتانیوم دارای سه نوع ساختار ماتریس است، آلیاژ تیتانیوم به سه دسته زیر تقسیم می شود: آلیاژ α، آلیاژ (α + β) و آلیاژ β. چین توسط TA، TC و TB نمایندگی می شود.این یک آلیاژ تک فاز متشکل از محلول جامد فاز α است، چه در دمای عمومی و چه در دمای کاربرد عملی بالا، فاز α، ساختار پایدار، مقاومت در برابر سایش بالاتر از تیتانیوم خالص، مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی است. در دمای 500 ~ 600 ℃، استحکام و مقاومت خزشی آن همچنان حفظ می شود، اما با عملیات حرارتی نمی توان آن را تقویت کرد و استحکام آن در دمای اتاق زیاد نیست.