Elastisk modul for titan og titanlegeringer: Simulering av naturens kunst og menneskelig-maskinharmoni

Elastisk modulen er en indikator på et materiales "stivhet", det vil si hvor lett et materiale gjennomgår elastisk deformasjon under stress. I menneskelig-datamaskininteraksjon og biomekanikk er overdrevent høy materialstivhet ofte katastrofal.

Det mest typiske eksemplet er kunstige beinimplantater. Menneskelig kortikalt bein har en veldig lav modul, mens rustfritt stål og kobolt-kromlegeringer har ekstremt høye moduler. Dette "hardt mot mykt" resulterer i belastningsskjerming: fordi metallet er for hardt og bærer all belastningen, vil det omkringliggende beinet, som ikke tåler belastningen, gradvis atrofieres og degenereres, noe som fører til at implantatet til slutt løsner. Mens elastisitetsmodulen til titanlegeringer (omtrent 110 GPa) er høyere enn for bein, er den allerede den laveste blant for tiden mye brukte metaller, og denne verdien reduseres ytterligere gjennom utviklingen av nye -titaniumlegeringer.

I presisjonsmaskineri er denne moderate modulen like verdifull.Titanlegeringdeler har bedre elastiske dempingsegenskaper når de utsettes for støt, absorberer litt kinetisk energi og frigjør den trygt, i stedet for å sprekke direkte som sprø materialer. Den fungerer som en spenstig bue, og finner en balanse mellom styrke og fleksibilitet. Å velge titanlegeringer betyr i hovedsak å velge et materiale som kan sameksistere mer harmonisk med andre systemer (enten biologiske organismer eller presisjonsmaskineri), og reduserer langsiktig strukturell skade forårsaket av "stivhetsmismatch".