Titanium versus aluminium:welk metaal is het beste voor uw project?

Wanneer u een productieproject heeft, ligt het aan u om het geschikte materiaal voor uw productie te kiezen. Aluminium en titanium zijn uitstekende metaalopties met verschillende toepassingen in verschillende industrieën. Voordat u kunt kiezen tussen titanium versus aluminium voor uw project, is het het beste om de verschillen in hun eigenschappen te begrijpen.

Dit artikel bespreekt de eigenschappen van titanium en aluminium, hun voor- en nadelen en hun verschillende toepassingen. Dit zal u helpen om weloverwogen beslissingen te nemen voor uw volgende project. Volg ons terwijl we erin duiken!

Titanium versus aluminium:hun eigenschappen vergelijken

Bij het uitvoeren van een project moet u rekening houden met materialen met onberispelijke eigenschappen zoals sterkte en lichtgewicht. Aluminium en titanium komen voor de geest omdat ze voldoen aan eisen zoals weerstand tegen corrosie, hittetolerantie en meer.

Als gevolg hiervan zou het helpen om de verschillen tussen aluminium en titanium te analyseren om een ​​geschikt materiaal voor uw project te kiezen.

Elementaire compositie

Over het algemeen zijn sommige componenten vanwege hun elementaire samenstelling niet ideaal voor bepaalde toepassingen. Bovendien kunnen toegevoegde eigenschappen van andere elementen de mechanische eigenschappen van sommige metalen verbeteren. Titanium bestaat uit zuurstof, nikkel, stikstof, ijzer, koolstof en waterstof. Titanium is de belangrijkste elementaire samenstelling, terwijl andere bestanddelen variëren tussen 0,013 en 0,5%.

Daarentegen heeft aluminium verschillende bestanddelen, waaronder aluminium als primaire samenstelling. Andere omvatten zirkonium, zink, chroom, silicium, magnesium, titanium, mangaan, ijzer, koper en nog veel meer.

Thermische geleidbaarheid

De thermische geleidbaarheid van een materiaal bepaalt het vermogen om warmte te geleiden of over te dragen. Als uw project materiaal nodig heeft met een goede radiator, moet u misschien een radiator kiezen met een hoog geleidingsvermogen. Ook zijn materialen met een lage thermische geleidbaarheid goede isolatoren.

Legeringen van aluminium hebben een hoge thermische geleidbaarheid van 210 W/m-K in vergelijking met titanium met 17,0 W/m-K. Hierdoor is aluminium geschikt voor koellichamen, warmtewisselaars en kookgerei.

Elektrische geleidbaarheid

Elektrische geleidbaarheid is de eigenschap van een materiaal waardoor de elektronenstroom er doorheen kan reizen als gevolg van een daling van de potentiaal. Koper is een standaardmaat die wordt gebruikt om de elektrische geleidbaarheid van een materiaal te bepalen.

Titanium vertoont vergeleken met ongeveer 3,1% van de elektrische geleidbaarheid van koper. Het bewijst dat titanium een ​​minimale elektrische geleidbaarheid heeft en ongeschikt is voor toepassingen waar een goede geleidbaarheid een primaire factor is. Hoewel titanium geen geschikte elektrische geleider is, is het wel goed voor het maken van weerstanden.

Aan de andere kant bezit aluminium 64% van de geleidbaarheid van koper, waardoor het een betere optie is dan titanium. Als gevolg hiervan is het een geschikter metaal voor projecten waar elektrische geleidbaarheid essentieel is.

Kracht

De sterkte van een metaal is de weerstand tegen niet-herstelbare vervorming. De sterkte varieert echter afhankelijk van het gebruikte metaal of de betreffende toepassing.

Hier zijn enkele van de verschillende vormen van sterkte van titanium versus aluminium:

●Opbrengststerkte

De vloeigrens van een metaal is de maximale spanning waarbij het permanent begint te vervormen. Commercieel zuiver titanium is een materiaal met een lage tot matige sterkte. Als gevolg hiervan is het niet het juiste materiaal voor vliegtuigconstructies of motoren. Dit komt omdat het een vloeigrens van zeer zuiver titanium heeft, variërend van 170 MPa tot 480 MPa, wat aanzienlijk laag is voor zwaarbelaste aero-structuren.

Ter vergelijking:puur aluminium vertoont een vloeigrens van 7 MPa tot 11 MPa. Legeringen van aluminium hebben een vloeigrens tussen 200 MPa en 600 MPa.

●Treksterkte

De treksterkte van titaniumlegeringen bij een gematigde temperatuur varieert van 230 Mpa voor het zachtste commercieel zuivere titanium tot 1400 Mpa voor legeringen met een hoge sterkte. Bovendien varieert de bewijskracht van titanium van 170 Mpa tot 1100 Mpa, afhankelijk van de kwaliteit en staat.

Legeringen van aluminium daarentegen vertonen een grotere sterkte in vergelijking met puur aluminium. Zuiver aluminium heeft een treksterkte van 90 Mpa. U kunt echter de treksterkte van sommige warmtebehandelde aluminiumlegeringen verhogen tot meer dan 690 Mpa.

●Afschuifsterkte

Dit is de weerstand van een materiaal tegen structureel falen voordat het door afschuiving bezwijkt. De afschuifbreuk die betrokken is bij de afschuifsterkte treedt gewoonlijk evenwijdig aan de richting van de kracht die op een vlak inwerkt op. De afschuifspanning van titanium varieert van 40 tot 45 Mpa, afhankelijk van de eigenschap van de legering.

Ondertussen heeft aluminium een ​​schuifspanning die gaat van 85 tot 435Mpa. Hierdoor heeft het een betere afschuifsterkte dan titanium. Als de afschuifsterkte een belangrijke factor is, kunt u overwegen aluminium in plaats van titanium te gebruiken.

Dichtheid en hardheid

Zowel titanium als aluminium zijn lichtgewicht metalen voor verschillende toepassingen. Aluminium (2712 kg/m³) heeft een lagere dichtheid in vergelijking met titanium (4500 kg/m³). Hoewel titanium twee derde zwaarder is dan aluminium, is de dichtheid van aluminium veel lager.

De hardheid van het metaal is de relatieve waarde van een metaal als reactie op vervorming, krassen, etsen of deuken langs het oppervlak. Titanium is over het algemeen harder dan aluminium. Maar sommige aluminiumlegeringen hebben een hogere hardheid dan titanium, zoals AA6082 temper T5 &T6, AA7075 temper T7 &T6 en meer.

Daarom is aluminium je beste keuze als je een lichtgewicht metaal nodig hebt, terwijl titanium je beste keuze is voor hardheid.

Smeltpunt

Het smeltpunt van een metaal is de temperatuur waarbij het begint te veranderen van vaste naar vloeibare toestand. De vaste en vloeibare toestand van het metaal bestaat bij deze temperatuur in een uitgebalanceerde toestand. Wanneer het materiaal deze temperatuur bereikt, vormt het zich gemakkelijk voor gebruik in thermische toepassingen.

Titanium heeft een hoger smeltpunt van 1650 – 1670 ᵒC. Het maakt het een geschikt vuurvast metaal. Aan de andere kant heeft aluminium een ​​lager smeltpunt dan titanium bij 660,37 ᵒC. Als gevolg hiervan is titanium het juiste materiaal voor gebruik bij hittebestendige toepassingen.

Corrosiebestendigheid

Zowel aluminium als titanium hebben uitstekende corrosieweerstandseigenschappen, maar de ene is resistenter dan de andere. Titanium is een niet-reactief metaal. Als gevolg hiervan heeft het hoge corrosiebestendige eigenschappen. Het is meer geschikt voor medische toepassingen vanwege de biocompatibiliteit.

Legeringen van aluminium zijn inert voor corrosieve elementen vanwege hun laag oxiden. De corrosie van deze legeringen is echter afhankelijk van atmosferische factoren zoals chemische samenstelling, temperatuur en chemicaliën in de lucht.

Bewerkbaarheid en vervormbaarheid

De bewerkbaarheidsscore van een metaal bepaalt het juiste bewerkingsproces dat moet worden gebruikt. Tegelijkertijd is vervormbaarheid het vermogen van metalen om zonder schade door plastische vervorming te gaan. CNC draaien en frezen zijn standaard processen voor het produceren van componenten met titanium en aluminium. Ze bieden nauwere toleranties van +/- 0,005.

Complexe geometrieën en bewerkingsafval beïnvloeden de bewerking van materiaal. U kunt overwegen goedkope aluminium in plaats van titanium te gebruiken om verspilling te voorkomen bij het produceren van componenten met ingewikkelde geometrische ontwerpen.

Ook is aluminium gemakkelijker te vormen dan titanium, omdat aluminium gemakkelijk met elke methode te vervaardigen is. Je kunt het op verschillende manieren snijden, afhankelijk van de eigenschap van het materiaal. Daarom is aluminium meer geschikt wanneer vormbaarheid een prioriteit is.

Eigenschappentabel:verschil tussen titanium en aluminium

Eigendom	Titanium	Aluminium
Atoomgetal	Het atoomnummer is 22 of 22 protonen	Het atoomnummer is 13 of 13 protonen
Ultieme treksterkte (UTS)	Het heeft een treksterkte tot 1170 MPa	Het heeft een ultieme sterkte van 310 MPa
Smeltpunt	Titanium smelt bij 1650 – 1670 ᵒC	Aluminium smelt bij 582 – 652 ᵒC
Elektrische geleidbaarheid	Titanium heeft een lage elektrische geleidbaarheid	Aluminium vertoont uitstekende elektrische geleidbaarheid
Magneticiteit	Het is paramagnetisch	Het is niet magnetisch
Kracht	Het heeft de dubbele sterkte van aluminium	Het heeft een lagere sterkte dan titanium
Thermische geleidbaarheid	Lage thermische geleidbaarheid	Hoge thermische geleidbaarheid

Een overzicht van titanium

Titanium is een stralend overgangsmetaal met een zilveren kleur, hoge sterkte en lage dichtheid. Het heeft een unieke corrosieweerstand en uitstekende thermische geleidbaarheid. Het heeft ook een uitstekende corrosieweerstand, waardoor het geschikt is voor maritieme toepassingen.

De thermische uitzetting van titanium is relatief laag omdat het geen warmte absorbeert; in plaats daarvan weerspiegelt het het. De sterkte en veiligheid maken het een uitstekend materiaal voor medische apparatuur zoals knieprothesen, tandheelkundige implantaten, pacemakers en vele andere.

Voor- en nadelen van titanium

Pluspunten

• Hoogste sterkte-dichtheidsverhouding
• Een meest geprefereerd alternatief voor staal
• Roest- en corrosiebestendig
• Hoge weerstand tegen stressomstandigheden
• Uitstekende duurzaamheid
• Geschikt voor zoveel producten

Nadelen

• Vereist hoge snijkracht vanwege de hoge sterkte
• Lage elasticiteitsmodulus
• Kost meer dan aluminium

Toepassingen van titanium

Titanium is een veelgebruikt metaal met vele toepassingen in verschillende industrieën. Hoewel titanium nadelen heeft, verkiezen veel industrieën de voordelen ervan boven deze moeilijkheden. Dit zijn enkele toepassingen van Titanium:

Consument en architectuur – gebruikt voor brilmonturen, laptoponderdelen, fietsonderdelen, enz.

Luchtvaartindustrie - gebruikt voor het maken van onderdelen zoals hydraulische systemen, firewalls, ruimtevaartbevestigingen, landingsgestellen en andere essentiële structurele componenten.

Industriële toepassing -gebruikt voor kleppen, sputterdoelen, procesvaten, warmtewisselaars en andere onderdelen.

Zorgsector – voor het maken van chirurgische instrumenten, chirurgische instrumenten, tandheelkundige implantaten en meer.

Een overzicht van aluminium

Aluminium is een flexibel, meestal zacht, zilverwit en niet-magnetisch materiaal voor metaalbewerking. Het is zuinig en gemakkelijk te bewerken. Het heeft een hoge breuktaaiheid en een goede corrosieweerstand. Aluminium heeft veel essentiële mechanische eigenschappen, waardoor het voor veel toepassingen geschikt is.

U kunt bijvoorbeeld aluminium als geleider gebruiken vanwege de uitstekende elektrische geleidbaarheid. Het reageert echter slecht op zuren, maar corrodeert snel in een alkalische omgeving.

Voor- en nadelen van aluminium

Pluspunten

• Het is een goedkopere optie
• Reukloos en ondoordringbaar
• Reflectiviteit en flexibiliteit
• Hoge bewerkbaarheid en recycleerbaarheid
• Corrosiebestendigheid
• Hoge thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid

Nadelen

• Moeilijk lasproces
• Corrodeert snel in zout water
• Het kan de smaak van verpakt voedsel beïnvloeden

Toepassingen van aluminium

Aluminium staat bekend om zijn uitstekende roestbestendigheid en elektrische geleidbaarheid. Deze kwaliteiten maken het een waardevol en geschikt materiaal voor de productie van verschillende onderdelen in verschillende industrieën. De belangrijkste toepassingen zijn onder meer

Machines en uitrusting – buizen, gereedschappen en verschillende verwerkingsmaterialen.

Elektriciteit – gerelateerde toepassingen – motortransformatoren, generatoren, geleiderlegeringen en meer.

Huishoudelijke artikelen – kookgerei, airconditioners, koelkasten en verschillende andere.

Vervoersindustrieën – vliegtuigen, ruimtevaartuigen, zeeschepen, treinen en meer.

Titanium vs. Aluminium:welk metaal moet je kiezen?

Hoewel aluminium en titanium uitstekende keuzes zijn voor een breed scala aan toepassingen, zijn ze niet geschikt voor elk project. Voordat u een metaal kiest voor uw unieke toepassingen, moet u rekening houden met verschillende factoren, waaronder de volgende:

Toepassingen

De respectievelijke eigenschappen van titanium en aluminium maken ze ideaal voor verschillende toepassingen. Titanium is bijvoorbeeld perfect voor toepassingen die hittebestendige materialen vereisen. Deze omvatten medische toepassingen, satellietcomponenten, maritieme componenten en armaturen.

Ondertussen is aluminium geschikt voor voertuig- en fietsframes, koellichamen, elektrische geleiders, kleine boten en andere toepassingen die een hoge thermische geleidbaarheid vereisen.

Optionele bewerkbaarheidsprocessen

Het materiaal dat u kiest voor uw project bepaalt de geometrie van uw eindproducten. Het bepaalt ook de bewerkingsmethode die voor het materiaal wordt gebruikt tijdens het produceren van uw onderdelen. Aluminium is beter compatibel met een breed scala aan processen. Het biedt hoogwaardige componenten in gevallen waarin u snel onderdelen moet maken.

Dit materiaal is ook gemakkelijker om mee te werken dan titanium en is de betere optie voor het maken van ingewikkelde onderdelen met strikte tolerantie-eisen.

Kosten

De productiekosten zijn een van de fundamentele factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een metaal voor uw project. Over het algemeen is aluminium een ​​kosteneffectief metaal dat wordt gebruikt voor precisiebewerking en vele andere prototypingprocessen. Het fabriceren van onderdelen is bij aluminium vaak goedkoper dan bij titanium.

Titanium heeft hoge extractie- en fabricagekosten in vergelijking met aluminium. De hoge prijs beperkt de toepassing ervan. Titanium is echter een ideaal materiaal voor uw bewerkingsdoeleinden als de bewerkingskosten van titanium geen uitdaging zijn.

Gewicht en kracht

Gewicht en sterkte van titanium versus aluminium zijn andere verschillen tussen deze metalen. Titanium heeft een dichtheid van 4500 kg/m3 in tegenstelling tot 2712 kg/m3 aluminium. Als gevolg hiervan is titanium zwaarder in vergelijking met aluminium. Dit betekent dat u minder titanium nodig heeft bij uw bewerking om een ​​lichtgewicht product te hebben.

Titanium is de betere keuze als het gaat om sterkte. De treksterkte varieert van 230 MPa tot 1400 MPa in vergelijking met aluminium, dat een marge heeft van 90 MPa tot 690 MPa. Zuiver titanium heeft een laag vermogen, terwijl puur aluminium zwakker is. U kunt aluminium echter combineren met andere metaallegeringen om de sterkte te vergroten op basis van uw behoeften.

Geproduceerd afval

Verspaningsafval is een andere cruciale factor bij het omgaan met complexe geometrische ontwerpprojecten. Complexe ontwerpgeometrieën kunnen uw bewerkingsmethode beperken, ongeacht het door u gekozen materiaal. Hierdoor wordt het wegfrezen van overtollig materiaal onvermijdelijk. Soms gebruiken de meeste producenten aluminium voor prototyping en wordt titanium gebruikt voor de productie van kleine series van producten voor speciale doeleinden. In de meeste gevallen is het raadzaam om goedkoop aluminium in plaats van titanium te kiezen, omdat dit helpt om de totale kosten te verlagen.

Esthetische vereisten

Sommige gefreesde onderdelen vereisen vaak het aanbrengen van specifieke kleuren voor een esthetische afwerking. Titanium geeft een zilveren oppervlakte-look die donkerder lijkt onder het licht. Ondertussen heeft aluminium een ​​zilverwit uiterlijk. Het materiaal dat je kiest bepaalt of je product een zilveren of dof grijze kleur heeft. Beide materialen kunnen echter verschillende andere afwerkingsprocedures voor metalen oppervlakken ondergaan, zoals parelstralen, polijsten, verchromen, enz.

Conclusie

Titanium en aluminium zijn metalen met opmerkelijke eigenschappen, respectieve voordelen en toepassingen. Ondanks dat ze bijna dezelfde kwaliteiten hebben, hebben ze individuele toepassingen waarbij de ene meer geschikt is dan de andere. Terwijl titanium ideaal is voor hittebestendige toepassingen, heeft aluminium de beste thermische geleidbaarheid die uw project nodig heeft.

Real-world toepassingen vereisen dat u geschikte materialen gebruikt voor de best haalbare resultaten. Bij WayKen, met jarenlange verspaningservaring, zijn onze machinisten bekend met de eigenschappen van verschillende metalen materialen, waaronder aluminium en titanium. Wij begeleiden u bij het selecteren van een geschikt metaal voor het project. Vraag vandaag nog een offerte aan en ontvang DFM-feedback!

Veelgestelde vragen

Welk metaal gaat langer mee tussen titanium en aluminium?

Beide metalen hebben uitstekende duurzaamheidseigenschappen en kunnen ze voor een langere periode gebruiken. Toch staat titanium op de eerste plaats als het gaat om duurzaamheid en stijfheid. De componenten gaan jarenlang mee zonder tekenen van slijtage. Titanium heeft een uitstekende corrosieweerstand en gaat langer mee omdat het bestand is tegen stress.

Hoe kan ik onderscheid maken tussen titanium en aluminium?

Het is vrij eenvoudig om titanium van aluminium te onderscheiden met behulp van hun specifieke kleuren. Titanium heeft een donkerzilveren kleur, terwijl aluminium op verschillende ondergronden meestal varieert van zilverwit tot dof grijs. Daarnaast voelt titanium veel harder aan dan aluminium. Aluminium wrijft gewoonlijk een klomp zacht materiaal weg bij het vijlen, terwijl titanium dat niet doet.