티타늄 대 알루미늄:어떤 비철금속을 사용해야 하는지

금속 부품의 재료를 선택할 때 가장 중요한 두 가지 고려 사항은 금속의 강도와 무게입니다. 많은 응용 분야에서 높은 강도와 ​​낮은 무게를 모두 요구하지만 이러한 요구 사항을 모두 충족할 수 있는 재료를 찾는 것은 까다로울 수 있습니다.

티타늄과 알루미늄은 높은 강도 대 중량 비율로 알려진 가장 인기 있는 두 가지 금속입니다. 이러한 금속은 강철 또는 기타 일반 재료가 적용하기에 너무 무거울 때 자주 사용됩니다. 예를 들어 1파운드의 무게가 증가할 때마다 비용이 증가하고 가능한 한 최소화해야 하는 항공우주 산업에서와 같이 사용됩니다.

티타늄과 알루미늄은 모두 강하고 가벼우며 비철금속이지만 특성과 용도가 매우 다릅니다. 이 기사에서는 물리적 및 기계적 특성과 사용 사례 측면에서 티타늄과 알루미늄을 비교 및 ​​대조하여 이러한 금속 중 귀하의 응용 분야에 적합한 금속을 선택하는 데 도움이 될 것입니다.

티타늄 대 알루미늄 속성

먼저 티타늄과 알루미늄의 공통점을 살펴보겠습니다. 우수한 강도 대 중량비 외에도 두 금속은 내열성과 내식성이 뛰어납니다. 비철금속과 마찬가지로 자성도 없습니다.

그러나 이것은 유사점이 끝나는 곳입니다. 알루미늄은 무게에 비해 상당히 강하지만 티타늄만큼 강하지는 않습니다. 알루미늄 합금의 유형에 따라 알루미늄의 인장 강도는 약 35~80ksi입니다. 상업적으로 순수한 티타늄은 강도면에서 알루미늄 합금과 비슷하지만 6-4 티타늄과 같은 티타늄 합금의 인장 강도는 160ksi 이상입니다.

티타늄과 알루미늄은 모두 가볍지만 약 0.1lb/in3의 알루미늄 밀도는 티타늄의 0.16lb/in3보다 훨씬 낮습니다. 즉, 티타늄 부품은 동일한 크기의 알루미늄 부품보다 무겁지만 티타늄을 사용하면 동일한 강도를 달성하는 데 필요한 재료가 더 적습니다.

전기 및 열 전도성과 관련하여 티타늄과 알루미늄 사이에는 더 많은 차이점이 있습니다. 티타늄은 구리 전도율의 약 3.1%에 불과한 열악한 전도체입니다. 반면 알루미늄은 구리 전도율의 약 64%로 우수한 전도체입니다.

마지막으로, 티타늄 대 알루미늄 비용에는 큰 차이가 있습니다. 알루미늄은 매우 저렴하고 풍부하여 많은 응용 분야에서 비용 효율적인 금속입니다. 티타늄은 비교적 고가의 재료로 간주됩니다. 그러나 티타늄은 비용을 추가하지만 티타늄 부품은 알루미늄 부품보다 가볍고 강하며 내구성이 높기 때문에 가치를 높일 수 있습니다.

티타늄 대 알루미늄 적용

알루미늄은 지구상에서 가장 풍부한 금속이므로 용도가 광범위합니다. 알루미늄은 항공기, 건축 자재, 자전거 프레임, 보트 및 자동차 프레임을 포함하여 경량 및 고강도가 필요한 거의 모든 응용 분야에서 찾을 수 있습니다. 더 강한 합금 중 일부는 플라스틱용 금형에 사용됩니다. 알루미늄은 전도성과 저렴한 비용으로 인해 전기 배선, 열교환기 및 조리기구와 같이 높은 전도성이 필요한 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다.

티타늄은 더 높은 강도가 필요한 항공기 및 차량에도 사용됩니다. 티타늄은 생체 적합성이므로 관절 교체, 심장 박동기, 두개골 판, 치과 임플란트와 같은 의료 분야에 자주 사용됩니다.

알루미늄과 티타늄의 공통된 품질로 인해 강도, 무게 및 내식성이 가장 중요한 고려 사항인 화학, 해양, 자동차 및 항공 우주 응용 분야에서 둘 다 귀중한 재료가 되었습니다. 이러한 경우 티타늄 대 알루미늄의 선택은 종종 공간과 비용으로 귀결됩니다. 강도 대 중량 비율이 최대한 높아야 하는 경우 티타늄이 탁월한 선택이며 알루미늄보다 적은 공간을 차지하면서 고강도 요구 사항을 처리할 수 있습니다. 그러나 알루미늄의 중량 대비 강도 비율이 적용 분야에 적합할 경우 비용 효율적인 선택이 되는 경향이 있습니다.

티타늄과 알루미늄 중에서 선택하는 또 다른 요소는 가공 폐기물입니다. 값싼 알루미늄을 가공하는 것은 큰 문제가 아니지만 티타늄은 더 가치가 있으며 재료 비용이 빠르게 추가될 수 있습니다. 이러한 이유로 알루미늄은 생산 시 티타늄으로 만들어질 부품의 프로토타이핑 재료로 자주 사용됩니다.

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