Alasan menggunakan titanium
Mengurangi berat badan
Kekuatan tinggi dan kepadatan titanium yang rendah (sekitar 40% lebih rendah dari baja) memberikan banyak peluang untuk menurunkan berat badan. Contoh terbaik adalah penggunaannya pada roda pendaratan pesawat Boeing 777 dan 787 dan Airbus A380. Gambar 1 menunjukkan roda pendaratan pada pesawat 777. 1 Semua bagian yang ditandai terbuat dari Ti-10V-2Fe-3Al. Kekuatan tarik minimum paduan ini adalah 1.193 MPa; Ini digunakan untuk menggantikan baja paduan rendah berkekuatan tinggi 4340M yang digunakan pada 1.930 MPa. Penggantian ini menghasilkan penurunan berat badan lebih dari 580 kg. Boeing 787 menggunakan generasi berikutnya dari paduan titanium berkekuatan tinggi Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr, yang sedikit lebih tinggi dalam kekuatan dan memiliki keuntungan pemrosesan tertentu. Penggunaan titanium dalam struktur roda pendaratan juga harus secara signifikan mengurangi biaya pemeliharaan roda pendaratan hingga ketahanan korosinya. Kepadatan rendah dan kekuatan tinggi membuatnya sangat menarik untuk membalas bagian, seperti menghubungkan batang untuk aplikasi otomotif. Demikian pula, harga mobil keluarga terlalu tinggi, tetapi Departemen Energi AS berinvestasi besar-besaran untuk membuat harga komponen titanium untuk mobil dan truk masuk akal. (Titanium telah berhasil digunakan di mobil balap kelas atas, dan biayanya bukan masalah besar.)
Kendala ruang
Aplikasi ini tidak sering muncul, tetapi penting. Contoh terbaik adalah balok roda pendaratan yang digunakan pada 737, 747, dan 757. Komponen ini berjalan antara sayap dan badan pesawat, mendukung roda pendaratan. Pesawat Boeing lainnya menggunakan paduan aluminium dalam aplikasi ini, tetapi untuk pesawat di atas, bebannya lebih tinggi dan struktur aluminium tidak cocok untuk amplop sayap. Paduan aluminium akan menjadi pilihan pertama karena biayanya jauh lebih rendah. Baja adalah pilihan lain, tetapi beratnya akan lebih tinggi.
Suhu operasi
Struktur mesin dan area pembuangan bekerja pada suhu tinggi, jadi pilihan utamanya adalah paduan berbasis titanium atau nikel; Demikian pula, paduan nikel akan secara signifikan meningkatkan berat badan. Suhu servis paduan mesin titanium setinggi sekitar 600 ° C. Beberapa aplikasi, seperti colokan dan nozel (Gambar 2), dapat menahan suhu di atas suhu ini untuk waktu yang singkat dalam kondisi operasi tertentu. Kecuali untuk paduan mesin khusus, batas suhu paduan titanium adalah sekitar 540 ° C. Di atas suhu ini, kontaminasi oksigen menjadi masalah, membuat permukaan rapuh. Titanium juga digunakan dalam struktur pada suhu rendah, seperti impellers mesin roket.
Ketahanan korosi
Titanium memiliki oksida baru lahir yang sangat keras yang akan terbentuk segera ketika terkena udara. Oksida ini bertanggung jawab atas ketahanan korosi yang sangat baik. Dalam lingkungan kedirgantaraan, korosi bukanlah faktor dalam titanium. Titanium tidak diadu. Menurut pendapat penulis, ini adalah inti dari pengalaman layanan berkualitas tinggi. Dalam penggunaan, paduan aluminium dan baja pada akhirnya akan membentuk lubang korosi, yang bertindak sebagai penghilang stres dan kemudian menyebabkan korosi stres atau retak kelelahan. Hal ini tidak terjadi pada titanium. Ketahanan korosi ini berjalan melalui industri kimia, petrokimia, pulp, kertas dan konstruksi. Titanium dan paduannya memiliki ketahanan yang sangat baik di bawah kondisi reduksi yang paling teroksidasi, netral dan terhambat. Ini juga memiliki ketahanan korosi dalam tubuh manusia. Biokompatibilitas juga sangat baik; ini digunakan dalam perangkat prostetik, dan tulang akan tumbuh menjadi struktur titanium yang dirancang secara wajar. Titanium murni komersial juga digunakan dalam aplikasi konstruksi eksterior, dan praktik ini dimulai di Jepang. Ini digunakan pada permukaan luar karena tidak pernah membutuhkan perawatan apa pun. Yang paling terkenal adalah penggunaannya di bagian luar Museum Guggenheim di Bilbao, Spanyol.
Kompatibilitas material komposit
Titanium kompatibel dengan serat grafit dalam komposit polimer. Ada potensi listrik yang tinggi antara aluminium dan grafit. Jika aluminium bersentuhan dengan grafit saat basah, aluminium akan berkarat. Hal ini dapat diisolasi dari bahan komposit dengan metode seperti lapisan serat kaca, tetapi di daerah yang sulit untuk memeriksa dan mengganti, titanium digunakan sebagai metode konservatif. Selain itu, meskipun koefisien ekspansi termal (CTE) titanium lebih tinggi daripada grafit, itu jauh lebih rendah daripada aluminium. Bahkan dalam kisaran suhu operasi struktur badan pesawat, dari sekitar -60 ° C selama jelajah ke +55 ° C dalam cuaca panas, perbedaan CTE struktur aluminium yang melekat pada bahan komposit akan menyebabkan beban yang sangat tinggi. Ini bukan masalah dengan struktur titanium. Jelas, semakin lama komponen, semakin besar masalah menggunakan aluminium.
Modulus rendah
Bidang utama yang penting adalah penggantian mata air baja. Karena modulus adalah sekitar setengah dari baja, hanya setengah jumlah kumparan yang diperlukan. Menggabungkan kekuatan dan kepadatan yang tinggi (sekitar 60% dari baja), pegas baja idealnya dapat mengurangi berat sekitar 70%. Selain itu, titanium memberikan ketahanan korosi yang sangat baik, sehingga mengurangi biaya pemeliharaan.
Zirah
Titanium memiliki ketahanan balistik yang sangat baik. Dibandingkan dengan baja atau aluminium armor, ia memiliki perlindungan balistik yang sama pada kepadatan areal bunga dan dapat mengurangi berat sebesar 15-35%, sehingga sangat mengurangi berat kendaraan tempur darat militer. Kendaraan yang lebih ringan memiliki transportabilitas dan kemampuan manuver yang lebih baik. Ketahanan korosi yang sangat baik, feromagnetisme rendah, dan kompatibilitas dengan bahan komposit juga memberikan keuntungan yang signifikan. Dua proyek yang menggunakan titanium dalam kendaraan yang ditingkatkan adalah kendaraan tempur infanteri Bradley (Gambar 3) dan tank tempur utama Abrams. Biaya titanium yang relatif tinggi telah berhasil dikurangi dengan menggunakan pelat yang terbuat dari berkas elektron, perapian dingin, dan ingot meleleh tunggal. 3
