Die mechanischen Eigenschaften von Titan, allgemein bekannt als mechanische Eigenschaften, stehen in engem Zusammenhang mit der Reinheit. Hochreines Titan verfügt über ausgezeichnete Bearbeitungseigenschaften mit guter Dehnung und Flächenverkleinerung, ist jedoch von geringer Festigkeit und eignet sich nicht für den Einsatz als Strukturwerkstoff. Industrielles Reintitan enthält eine moderate Menge an Verunreinigungen, weist eine hohe Festigkeit und Plastizität auf und eignet sich zur Herstellung von Strukturmaterialien.
Die Wärmeleitfähigkeit von Knüppeln aus Titan und Titanlegierungen ist gering, was beim Warmfließpressen zu einem großen Temperaturunterschied zwischen der Oberflächenschicht und der Innenschicht führt. Wenn die Temperatur des Extrusionszylinders 400 Grad beträgt, kann der Temperaturunterschied 200 bis 250 Grad erreichen. Unter dem kombinierten Einfluss der Inhalationsverfestigung und des großen Temperaturunterschieds im Querschnitt des Barrens erzeugt das Metall auf der Oberfläche und in der Mitte des Barrens sehr unterschiedliche Festigkeitseigenschaften und plastische Eigenschaften, was zu einer sehr ungleichmäßigen Verformung während des Extrusionsprozesses führt . Im extrudierten Produkt wird eine große zusätzliche Zugspannung erzeugt, die zur Ursache für Risse und Risse auf der Oberfläche des extrudierten Produkts wird. Der Heißstrangpressprozess von Titan- und Titanlegierungsprodukten ist komplizierter als der Strangpressprozess von Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen und sogar Stahl. Dies wird durch die besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Titan und Titanlegierungen bestimmt.
Bisher waren für den Extrusionsprozess von Titanstäben Schmierstoffe notwendig. Der Hauptgrund dafür ist, dass Titan bei Temperaturen von 980 Grad und 1030 Grad ein schmelzbares Eutektikum mit Formmaterialien auf Eisen- oder Nickelbasislegierung bildet, was zu einem starken Verschleiß der Form führt. Bei Verwendung von Graphitschmierstoff können tiefe Längskratzer auf der Produktoberfläche entstehen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Titanstab und der Titanlegierungsstab an der Form haften bleiben. Wenn Glasschmierstoffe für Extrusionsprofile verwendet werden, entsteht eine neue Art von Defekt, die sogenannten „Pockmarks“, also Risse in der Oberflächenschicht des Produkts. Untersuchungen zeigen, dass das Auftreten von „Pockennarben“ auf die geringe Wärmeleitfähigkeit von Titan und Titanlegierungen zurückzuführen ist, die dazu führt, dass die Oberflächenschicht des Barrens stark abkühlt und die Plastizität dramatisch abnimmt.
Titanlegierungen werden in niedrige Festigkeit und hohe Plastizität, mittlere Festigkeit und hohe Festigkeit unterteilt und reichen von 200 (geringe Festigkeit) bis 1300 (hohe Festigkeit) MPa. Im Allgemeinen können Titanlegierungen jedoch als hochfeste Legierungen angesehen werden. Sie sind stärker als Aluminiumlegierungen, die als mittelfest gelten, und können einige Stahlsorten hinsichtlich der Festigkeit vollständig ersetzen. Verglichen mit dem schnellen Festigkeitsverlust von Aluminiumlegierungen bei Temperaturen über 150 Grad können einige Titanlegierungen auch bei 600 Grad noch eine gute Festigkeit beibehalten. Dichtes metallisches Titan wird von der Luftfahrtindustrie aufgrund seines geringen Gewichts, seiner höheren Festigkeit als Aluminiumlegierungen und seiner Fähigkeit, bei hohen Temperaturen eine höhere Festigkeit als Aluminium beizubehalten, sehr geschätzt. Angesichts der Tatsache, dass die Dichte von Titan 57 % der von Stahl beträgt, ist seine spezifische Festigkeit (das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht oder das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte wird als spezifische Festigkeit bezeichnet) hoch und seine Korrosions-, Oxidations- und Antioxidationseigenschaften sind hoch. Die Ermüdungsfähigkeit ist stark. 3/4 der Titanlegierungen werden als Strukturmaterialien verwendet, vertreten durch Strukturlegierungen für die Luft- und Raumfahrt, 1/4 werden hauptsächlich als korrosionsbeständige Legierungen verwendet.
Titanlegierung hat eine hohe Festigkeit und geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, gute Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus weisen Titanlegierungen eine schlechte Prozessleistung auf und sind schwierig zu verarbeiten. Bei der thermischen Verarbeitung nehmen sie leicht Verunreinigungen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff auf. Außerdem weist es eine geringe Verschleißfestigkeit und einen komplexen Produktionsprozess auf. Die industrielle Produktion von Titan begann im Jahr 1948. Die Bedürfnisse der Entwicklung der Luftfahrtindustrie führten dazu, dass sich die Titanindustrie mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 8 % entwickelte. Derzeit beträgt die weltweite Jahresproduktion an Verarbeitungsmaterialien für Titanlegierungen mehr als 40.{3}} Tonnen, wobei es sich um fast 30 Arten von Titanlegierungsqualitäten handelt. Die am häufigsten verwendeten Titanlegierungen sind Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) und industriell reines Titan (TA1, TA2 und TA3).
