티타늄 그레이드와 주요 사용 분야

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티타늄 그레이드

 

티타늄은 강도, 내식성, 경량성으로 인해 다양한 산업에서 널리 사용되는 금속입니다. 티타늄은 순도와 합금 성분에 따라 여러 그레이드로 나뉘며, 각 그레이드는 특정 용도에 적합한 특성을 가집니다. 아래에서는 주요 티타늄 그레이드와 그 대표적인 사용 분야를 설명합니다.

1.티타늄 그레이드 개요

티타늄은 상업적으로 순수 티타늄(CP 티타늄)과 티타늄 합금으로 구분됩니다. 상업적으로 순수 티타늄은 그레이드 1부터 4까지로 나뉘며, 주로 순도에 따라 구분됩니다. 합금 티타늄은 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴 등의 원소를 첨가해 강도와 내열성을 강화한 것으로, 그레이드 5 이상으로 분류됩니다.

2. 주요 티타늄 그레이드와 사용 분야

1. 그레이드 1 (상업적으로 순수 티타늄, 가장 순수함)
   • 특성: 가장 높은 연성과 내식성을 가지며, 강도는 상대적으로 낮음. 성형성이 뛰어남.
   • 대표 사용 분야: 화학 처리 장비, 해수 담수화 설비, 열교환기, 배관 시스템.
   • 예시: 부식에 강해야 하는 해양 환경의 배관이나 화학 공장의 반응기.
2. 그레이드 2 (상업적으로 순수 티타늄, 가장 널리 사용됨)
   • 특성: 그레이드 1보다 강도가 약간 높고, 여전히 우수한 내식성과 성형성을 가짐.
   • 대표 사용 분야: 항공우주 구조물, 해양 장비, 의료 기기(예: 수술 도구), 화학 플랜트.
   • 예시: 항공기 덕트 시스템, 의료용 임플란트의 기본 재료.
3. 그레이드 3 (상업적으로 순수 티타늄)
   • 특성: 그레이드 2보다 강도가 높으나 연성은 약간 낮음. 내식성은 여전히 우수.
   • 대표 사용 분야: 압력 용기, 항공우주 부품, 해양 구조물.
   • 예시: 고압 환경의 저장 탱크, 선박의 구조 부품.
4. 그레이드 4 (상업적으로 순수 티타늄, 가장 강함)
   • 특성: 상업적으로 순수 티타늄 중 가장 높은 강도를 가지며, 내식성은 우수.
   • 대표 사용 분야: 항공우주 부품, 의료 임플란트, 고강도 화학 처리 장비.
   • 예시: 정형외과용 임플란트(예: 뼈 나사), 항공기 프레임.
5. 그레이드 5 (Ti-6Al-4V, 티타늄 합금)
   • 특성: 알루미늄(6%)과 바나듐(4%)이 첨가된 합금으로, 높은 강도와 내열성을 가짐. 가장 널리 사용되는 티타늄 합금.
   • 대표 사용 분야: 항공우주(제트 엔진, 기체 프레임), 의료(인공관절), 스포츠 장비(골프 클럽 헤드).
   • 예시: 항공기 터빈 블레이드, 고성능 자전거 프레임.
6. 그레이드 7 (Ti-0.2Pd)
   • 특성: 팔라듐(0.2%)이 첨가되어 극한 부식 환경에서 우수한 내식성을 가짐.
   • 대표 사용 분야: 화학 처리, 해양 환경, 염소 관련 공정.
   • 예시: 염화물 환경의 화학 반응기, 해수 처리 설비.
7. 그레이드 23 (Ti-6Al-4V ELI, 저산소 함량)
   • 특성: 그레이드 5의 저산소 버전으로, 생체 적합성과 피로 저항성이 향상됨.
   • 대표 사용 분야: 의료(인공뼈, 치과 임플란트), 정밀 항공우주 부품.
   • 예시: 척추 고정 장치, 치과용 임플란트.

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3. 요약

티타늄 그레이드는 순도와 합금 성분에 따라 다양한 특성을 가지며, 각 그레이드는 특정 용도에 최적화되어 있습니다. 그레이드 1~4는 내식성과 성형성이 중요한 화학 및 해양 산업에서, 그레이드 5와 23은 고강도와 생체 적합성이 요구되는 항공우주와 의료 분야에서 주로 사용됩니다. 그레이드 7은 극한 부식 환경에 특화되어 있습니다.

 

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참고문헌

• ASM International. (2000). Titanium: A Technical Guide.
• MatWeb. (2023). Titanium Grades Information. Retrieved from http://www.matweb.com
• ASTM International. (2022). Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy.