1. Sifat Mekanik pada Suhu Kamar (25 derajat)
Titanium Murni Komersial (CP) (misalnya, GR.1/GR.2)
CP titanium memiliki struktur mikro fase -tunggal pada suhu kamar. Kekuatan tariknya berkisar antara 240–485 MPa (GR.1 hingga GR.2), dengan nilai perpanjangan 20–30% dan ketangguhan patah yang tinggi (Lebih besar atau sama dengan 60 MPa·m¹/²). Sifat-sifatnya didominasi oleh unsur interstisial (O, N, C): kandungan oksigen yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi keuletan. Pada suhu ruangan, titanium CP memiliki sifat mampu bentuk dan ketahanan terhadap korosi yang baik, sehingga cocok untuk aplikasi-tekanan{12}}yang tidak tinggi seperti pipa kimia dan implan medis
.+ Paduan Titanium (misalnya GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 memiliki struktur fase + ganda pada suhu kamar. Dalam keadaan anil, kekuatan tariknya mencapai 860–900 MPa, kekuatan luluh ~800 MPa, perpanjangan ~10–15%, dan kekuatan lelah (10⁷ siklus) ~400 MPa. Struktur mikro + yang seimbang memberikan keseimbangan antara kekuatan, keuletan, dan ketangguhan, sementara modulus elastisitasnya yang rendah (110 GPa, ~50% baja) mengurangi pelindung tegangan pada implan biomedis dan meningkatkan peredam getaran pada struktur ruang angkasa.
2. Sifat Mekanik pada Suhu Tinggi (200 derajat /300 derajat )
Pengurangan Kekuatan dan Kekakuan
Pada suhu 200 derajat , kekuatan tarik GR.5 yang dianil menurun ~10–15% (menjadi 750–780 MPa) dibandingkan dengan suhu ruangan, dan pada suhu 300 derajat , kekuatannya turun ~20–25% (menjadi 650–700 MPa). Kekuatan luluh juga menurun (menjadi ~700 MPa pada 200 derajat dan ~600 MPa pada 300 derajat ) karena peningkatan mobilitas dislokasi dan berkurangnya gaya ikatan antar atom. Modulus elastisitas titanium menurun secara linier dengan suhu (dari 110 GPa pada RT menjadi ~105 GPa pada 200 derajat dan ~100 GPa pada 300 derajat ), sehingga mengurangi kekakuan struktural.
Ketahanan Merayap
Creep (deformasi plastik yang bergantung pada waktu-di bawah beban konstan) menjadi nyata pada suhu di atas 200 derajat untuk material titanium. Titanium CP memiliki ketahanan mulur yang buruk pada suhu 300 derajat dan tidak dapat menahan-beban statis jangka panjang, sedangkan paduan + seperti GR.5 menunjukkan kinerja mulur yang lebih baik: di bawah tekanan 200 MPa pada suhu 300 derajat , regangan mulurnya setelah 1000 jam kurang dari 0,1%, memenuhi persyaratan casing mesin dirgantara dan komponen knalpot (yang biasanya beroperasi di bawah 400 derajat ). -GR.5 yang dianil memiliki ketahanan mulur yang lebih tinggi daripada nilai anil atau STA pada 300 derajat karena struktur mikro + pipihnya, yang menghambat pergerakan dislokasi.
Perubahan Daktilitas dan Ketangguhan
Perpanjangan GR.5 sedikit meningkat pada 200 derajat (hingga ~15–18%) karena berkurangnya pengerasan kerja, namun pada 300 derajat, perpanjangan tersebut mulai menurun (hingga ~10–12%) seiring dengan pergeseran batas butir dan penggetasan yang disebabkan oleh oksidasi-yang menjadi menonjol. Ketangguhan patah juga menurun sebesar ~10% pada suhu 300 derajat, karena suhu tinggi mendorong pembentukan rongga mikro pada batas fasa.
3. Sifat Mekanik pada Suhu Kriogenik (-196 derajat)
Peningkatan KekuatanPada suhu -196 derajat , kekuatan tarik GR.5 yang dianil meningkat menjadi ~1100–1200 MPa (peningkatan 30–40% dari suhu kamar), dan kekuatan luluh meningkat menjadi ~950–1000 MPa. Titanium CP (GR.2) juga mengalami peningkatan kekuatan (kekuatan tarik dari 485 MPa pada RT menjadi ~600 MPa pada -196 derajat ). Hal ini karena suhu kriogenik mengurangi mobilitas dislokasi, meningkatkan tegangan gesekan kisi, dan menekan pembentukan retakan mikro yang disebabkan oleh deformasi, yang menyebabkan pengerasan kerja selama deformasi plastis.
Peningkatan Daktilitas dan Ketangguhan
Tidak seperti baja atau aluminium (yang kehilangan keuletannya pada -196 derajat ), material titanium mempertahankan atau bahkan meningkatkan keuletan dan ketangguhan pada suhu kriogenik. Perpanjangan GR.5 meningkat menjadi ~15–20% pada -196 derajat (dari 10–15% pada RT), dan ketangguhan patah meningkat ~20–30% (menjadi lebih besar dari atau sama dengan 70 MPa·m¹/²). Perpanjangan titanium CP mencapai 25–30% pada -196 derajat, tanpa tanda-tanda transisi rapuh. Hal ini disebabkan oleh stabilitas fase - pada suhu kriogenik (tidak ada penggetasan yang disebabkan oleh transformasi fase) dan penekanan penggetasan hidrogen (difusi hidrogen terhambat pada suhu rendah).
Kinerja Kelelahan dan Dampak
Temperatur kriogenik juga meningkatkan kekuatan lelah GR.5: kekuatan lelah siklus 10⁷-meningkat hingga ~500–550 MPa pada -196 derajat (naik dari 400 MPa pada RT). Ketangguhan benturan (Charpy V-notch) meningkat dari ~40 J pada RT menjadi ~60 J pada -196 derajat , sehingga cocok untuk aplikasi kriogenik seperti tangki penyimpanan gas alam cair (LNG), tangki bahan bakar roket, dan pendukung perangkat superkonduktor.
