Titaani kõvadus on tihedalt seotud selle sulami koostise, kuumtöötlusprotsessi ja muude teguritega. Puhta titaani kõvadus on suhteliselt madal, umbes 160HV (Vickersi kõvadus). Titaani kõvadust saab aga legeerimise ja kuumtöötlemise abil oluliselt parandada.
Legeerimise mõju titaanmetalli kõvadusele
Teiste elementide legeerimine titaanmetalliga võib suurendada selle kõvadust. Levinud titaanisulami elemendid on alumiinium, vanaadium, molübdeen, kroom jne. Nende elementide lisamine muudab titaanmetalli võre struktuuri, suurendades seeläbi selle kõvadust. Näiteks TC4 (Ti-6Al-4V) on laialdaselt kasutatav titaanisulam, mille kõvadus on umbes 350 HV, mis on palju kõrgem kui puhtal titaanil.
Kuumtöötluse mõju titaanmetalli kõvadusele
Kuumtöötlus on veel üks tõhus meetod titaanmetalli kõvaduse parandamiseks. Erinevate kuumtöötlusprotsesside abil saab titaanisulamite faasimuutust reguleerida, mõjutades seeläbi selle kõvadust. Üldiselt suureneb titaanisulamite kõvadus pärast lahuse töötlemist ja vananemistöötlust oluliselt. Näiteks kahekordse vananemistöötluse läbinud TC4 titaanisulami kõvadus võib ulatuda üle 400 HV.
Titaanmetalli kõvaduse praktiline rakendamine
Praktilistes rakendustes võimaldab titaanmetalli kõrge kõvadus sellel suurepärast jõudlust paljudes valdkondades. Järgmised on mõned tüüpilised rakendused.
1. Lennundus: titaanisulamitel on kõrge tugevus, madal tihedus ja suurepärane korrosioonikindlus ning neid kasutatakse laialdaselt sellistes võtmekomponentides nagu lennukimootorid ja kere konstruktsiooniosad. Nendes rakendustes võivad suure kõvadusega titaanisulamid tagada komponentide stabiilsuse ja ohutuse suure kiiruse ja kõrgsurve keskkonnas.
2. Meditsiinivaldkond: titaanisulamite biosobivus muudab selle oluliseks meditsiinivaldkonnas, nagu tehisluud ja hambaimplantaadid. Kõrge kõvadusega titaanisulamid võivad tagada implantaatide kulumis- ja survekindluse kasutamise ajal.
3. Autotööstus: titaanisulamite kasutamine autotööstuses suureneb järk-järgult, näiteks mootori ühendusvardad, ventiilid jne. Kõrge kõvadusega titaanisulamid võivad vähendada osade kulumist ja pikendada mootori eluiga.
4. Meretehnika: Titaanisulameid kasutatakse üha enam ka meretehnika valdkonnas, näiteks laevade konstruktsiooniosad, süvamere uurimise seadmed jne. Kõrge kõvadusega titaanisulamid taluvad merevee korrosiooni ja tagavad seadmete stabiilsuse karmides keskkondades .
Lühidalt öeldes on titaanmetallil kõrge kõvadus, eriti legeerimis- ja kuumtöötlusprotsesside toel, võib selle kõvadus jõuda rahuldava tasemeni. Tänu sellele on titaanmetallil lai valik kasutusvõimalusi lennunduses, meditsiinis, autotööstuses, laevanduses ja muudes valdkondades. Teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga eeldatakse, et titaanmetalli kõvadus paraneb tulevikus veelgi, pakkudes tugevat tuge minu riigi töötleva tööstuse ja kõrgtehnoloogilise tööstuse arengule.
