⚡ Das Wichtigste
- Titan ist teure Leichtigkeit: 40 % leichter als Stahl bei vergleichbarer Festigkeit. Ti-6Al-4V hat eine Dichte von 4,43 g/cm³ und 900–1.100 MPa Zugfestigkeit – eine der höchsten spezifischen Festigkeiten aller Konstruktionswerkstoffe.
- Reintitan (Gr1/Gr2) gehört in die Medizintechnik. Biokompatibel, nicht sensibilisierend und unmagnetisch – eingesetzt für Knochenschrauben, Dentalimplantate und chirurgische Instrumente.
- Ti-6Al-4V (Gr5) ist das Arbeitspferd der Luftfahrt: Flugzeugstrukturen, eVTOL, Motorsport und hochwertige Sportgeräte.
- Der Trumpf von Titan ist die Korrosionsbeständigkeit. Seewasser, Chlor und Säuren greifen es kaum an – rund zehnmal beständiger als Edelstahl.
- Doch Titan neigt zur Kaltverschweißung. Zwei aufeinander bewegte Titangewinde fressen; schmieren oder mit MoS₂ beschichten.
- Kontaktkorrosion beachten. Titan liegt bei etwa +0,02 V; in Kontakt mit Aluminium oder Stahl beschleunigt es den Angriff auf das andere Metall. Die Trennstelle isolieren.
- Die Kosten liegen beim Zehn- bis Zwanzigfachen von Stahl. Nur einsetzen, wo Gewicht, Korrosion oder medizinische Anforderungen tatsächlich zwingend sind.
Inhalt
2. Kerneigenschaften
3. Drei Anwendungen: Medizin, Luftfahrt, Korrosion
4. Die kritische Schwäche: Kaltverschweißung
5. Kontaktkorrosion
6. Entscheidungsbaum
1. Die Titanfamilie
| Güte | Typ | Zugfestigkeit (MPa) | Einsatz |
|---|---|---|---|
| Gr1 / Gr2 | Reintitan | 240–340 | Medizin, Chemie, dünnwandige Teile |
| Gr5 (Ti-6Al-4V) | Alpha-Beta | 900–1.100 | Luftfahrt, eVTOL, Premiumteile |
| Gr23 (Ti-6Al-4V ELI) | Extra niedrige Zwischengittergehalte | 800–900 | Implantate, hohe Zähigkeit |
| Gr7 (Ti-0.2Pd) | Korrosionsbeständig | 400 | Chemieanlagen, Chlor |
2. Kerneigenschaften
- Dichte 4,43 g/cm³, 56 % der Dichte von Stahl.
- Höchste spezifische Festigkeit der gängigen Metalle.
- Einsatzbereich -200 bis +600 °C.
- Unmagnetisch.
- Biokompatibel.
3. Drei Anwendungen
3.1 Medizintechnik
Knochenschrauben, Dentalimplantate und Stents verwenden Gr2 oder Gr23: keine Sensibilisierung, keine Abstoßung, keine magnetische Störung der Bildgebung.
3.2 Luftfahrt und eVTOL
Strukturverbindungselemente in Gr5, bei denen eingesparte Masse direkt in Reichweite umgesetzt wird.
3.3 Marine und Chemie
Entsalzungsanlagen und Offshore-Plattformen verwenden Gr7 wegen der Chloridbeständigkeit.
4. Die kritische Schwäche: Kaltverschweißung
Titan leitet Wärme schlecht und ist stark adhäsiv. Zwei aufeinander bewegte Titangewinde:
- Die Reibung erhöht die Oberflächentemperatur.
- Werkstoff wird übertragen und verschweißt.
- Die Verbindung frisst auf halbem Weg und lässt sich nicht mehr lösen.
5. Kontaktkorrosion
Titan ist edel und liegt bei etwa +0,02 V. Gegenüber Aluminium (-0,8 V) oder Stahl (-0,6 V):
- Aluminium oder Stahl wird zur Anode und korrodiert.
- Das Titan bleibt unberührt.
- Eine isolierende Hülse oder Scheibe ist zwingend erforderlich.
6. Entscheidungsbaum
- Implantat? Gr23 ELI.
- Gewichtsersparnis in der Luftfahrt? Gr5 Ti-6Al-4V.
- Seewasser oder Chemie? Gr7.
- Titan auf Titan? Schmierstoff ergänzen oder auf Stahlbolzen wechseln.
- Kostenkritisch? Stattdessen Aluminium oder Edelstahl verwenden.
Häufige Fragen
F. Wie wird Titan eingeteilt? Nicht nach 8.8/10.9, sondern nach Legierung: TA2 für Reintitan, TC4 für Ti-6Al-4V mit etwa 900 MPa.
F. Neigt Titan zur Kaltverschweißung? Ja, stärker als Edelstahl. Niedrige Drehzahl plus Schmierung oder eine Beschichtung verwenden.
F. Wie viel teurer ist es? Fünf- bis zehnmal so teuer wie Stahl bei fertigen Teilen, spart aber 40 % Masse – in Luftfahrt und Medizintechnik lohnend.
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