Paduan titanium untuk keperluan kedirgantaraan diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan struktur mikro dan karakteristik kinerjanya: paduan titanium tipe-α (termasuk paduan mendekati-α), paduan titanium tipe-α+β, dan paduan titanium tipe-β. Amerika Serikat memiliki sistem material paduan titanium kedirgantaraan yang sangat canggih dengan serangkaian tingkatan yang komprehensif. Material-material ini mencakup paduan yang mampu beroperasi pada suhu tinggi hingga 600°C, seperti Ti-1100, dan paduan tipe-β berkekuatan tinggi dan berketangguhan tinggi seperti Ti-10-2-3 (Ti-10V-2Fe-3Al).
Paduan titanium tipe-alfa menunjukkan ketahanan mulur dan kemampuan las yang sangat baik, menjadikannya pilihan yang disukai untuk komponen paduan suhu tinggi . Misalnya, Ti-6242S (Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,1Si) banyak digunakan pada komponen berputar seperti bilah dan rotor dalam mesin turbin gas. Paduan titanium α+β yang representatif, Ti-6Al-4V, adalah paduan titanium kedirgantaraan yang paling banyak digunakan, mencakup sekitar 60% dari semua produk paduan titanium. Paduan ini memiliki kekuatan tarik minimum 896 MPa dan menunjukkan sifat fatik dan patah yang sangat baik. Paduan titanium tipe-β seperti Ti-15-3 (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al) menunjukkan peningkatan kekuatan yang signifikan setelah perlakuan panas, dengan kekuatan pelat mencapai σb ≥ 1310 MPa. Paduan ini banyak digunakan dalam komponen struktur pesawat terbang dan sistem perpipaan.
Pengembangan paduan titanium untuk kedirgantaraan ini terus berkembang menuju ketahanan suhu yang lebih tinggi, rasio kekuatan-ketangguhan yang lebih baik, dan sifat-sifat khusus seperti ketahanan api. Khususnya, beberapa paduan kedirgantaraan menggabungkan logam mulia untuk mengoptimalkan stabilitas suhu tinggi dan kinerja mekanis.
Industri daur ulang titanium juga memajukan teknologi pemulihan dan struktur harga sebagai respons terhadap inovasi paduan kedirgantaraan ini.
Paduan titanium untuk pesawat terbang paling banyak digunakan pada mesin pesawat terbang, yang bobotnya dapat mencapai lebih dari 30% bobot mesin. Komponen utama seperti cakram kipas dan bilah turbin , cakram dan bilah kompresor, serta casing mesin banyak menggunakan paduan titanium untuk pesawat terbang.
Pada bagian kompresor, paduan titanium telah menggantikan material baja sebelumnya, sehingga bobotnya berkurang secara signifikan sekaligus mampu menahan suhu operasi 300-550°C. Paduan titanium suhu tinggi yang dikembangkan di Eropa dan AS, seperti Ti-1100 dan IMI834, dapat beroperasi pada suhu hingga 600°C dan dirancang khusus untuk pembuatan komponen mesin bersuhu tinggi. Paduan IMI834 yang dikembangkan di Inggris, setelah perlakuan larutan dan penuaan di wilayah fase β-2, menunjukkan kekuatan suhu ruang σb ≥930 MPa, dengan kekuatan mulur tinggi dan ketahanan fatik yang sangat baik. Paduan ini digunakan pada kompresor tekanan menengah dan cakram turbin kompresor tekanan tinggi pada mesin RR Trent 800.
Pada mesin pesawat Rusia , paduan titanium mendominasi hingga 36% komponennya. Beroperasi dalam kondisi ekstrem, komponen-komponen mesin ini menuntut ketahanan panas dan kekuatan yang luar biasa—sifat-sifat yang menjadikan paduan titanium untuk pesawat luar angkasa sebagai material inti pilihan untuk mesin.
Paduan titanium untuk kedirgantaraan juga banyak digunakan dalam sistem perpipaan, fitting, dan bejana tekan dalam sistem hidrolik dan bahan bakar pesawat. Dalam sistem ini, paduan Ti-3Al-2.5V umumnya digunakan dalam sistem perpipaan hidrolik bertekanan tinggi yang beroperasi pada tekanan hingga 28 MPa, menggantikan baja tahan karat 21-6-9 dan mencapai pengurangan berat sebesar 40%.
Perpipaan sistem kontrol aplikasi Boeing 777 menggunakan paduan Ti-15-3, alih-alih titanium CP berkekuatan rendah asli, sehingga mengurangi bobot hingga 63,5 kg per pesawat. Aplikasi paduan titanium dirgantara dalam sistem bahan bakar juga mencakup struktur las untuk akumulator hidrolik dan tangki bahan bakar. Paduan VT43 yang dikembangkan Rusia dirancang khusus untuk pembuatan struktur las pada tabung gas, akumulator hidrolik, dan tangki bahan bakar untuk peralatan dirgantara.
Komponen sistem ini memanfaatkan kekuatan spesifik, ketahanan korosi, dan sifat fatik paduan titanium kedirgantaraan yang tinggi untuk memastikan keandalan pengoperasian pesawat dalam kondisi kompleks. Paduan titanium kedirgantaraan khusus tertentu menggunakan logam mulia untuk meningkatkan stabilitas jangka panjang di lingkungan korosif.
Pentingnya paduan titanium untuk kedirgantaraan terletak pada kombinasi sifat-sifatnya yang tak tertandingi. Paduan ini memiliki kekuatan spesifik yang tinggi, sekitar 40% lebih ringan daripada baja sekaligus menawarkan kekuatan yang setara—sebuah keunggulan penting bagi industri kedirgantaraan yang sedang mengejar desain ringan. Paduan titanium menunjukkan rentang suhu operasi yang luas, mempertahankan kinerja yang stabil dari kondisi kriogenik hingga suhu tinggi 600°C.
Semakin canggih pesawat, semakin tinggi kandungan titaniumnya. Misalnya, jet tempur generasi keempat F-22 AS mengandung 41% titanium, menjadikannya pesawat dengan kandungan titanium tertinggi. Pada Boeing 777, paduan titanium digunakan untuk memproduksi pelat sirip yang dibentuk dari panel thermoformed karena koefisien ekspansi termalnya selaras dengan serat karbon, sehingga menghindari masalah korosi elektrokimia yang muncul ketika aluminium berinteraksi dengan grafit.
Dari perspektif ekonomi, meskipun paduan titanium kedirgantaraan memiliki biaya awal yang lebih tinggi, desain dan proses yang dioptimalkan—seperti paduan VT43 Rusia—dapat mengurangi biaya hingga 20%, memangkas konsumsi energi perlakuan panas hingga 50%, serta mengurangi beban kerja pemrosesan tekanan hingga 20% dan beban kerja pemesinan hingga 30%. Sifat-sifat ini menjadikan paduan titanium kedirgantaraan sebagai material kunci yang sangat diperlukan dalam industri kedirgantaraan modern. Paduan titanium kedirgantaraan berkinerja tinggi tertentu mengandung logam mulia, yang menjamin keandalan di lingkungan ekstrem dan menjadikannya sangat diminati oleh perusahaan daur ulang logam mulia .
Bahasa
