Paduan logam berbasis titanium memainkan peran krusial dan tak tergantikan dalam industri dirgantara (aerospace). Kombinasi unik dari sifat-sifat unggul yang dimilikinya—kekuatan sangat tinggi, rasio kekuatan-terhadap-berat yang superior (ringan), ketahanan terhadap suhu ekstrem (baik panas maupun dingin), serta ketahanan korosi yang luar biasa—menjadikannya material pilihan utama untuk komponen-komponen vital pada pesawat terbang, mesin jet, hingga pesawat ruang angkasa. Penggunaan titanium secara ekstensif telah memungkinkan terciptanya pesawat yang lebih ringan, lebih cepat, lebih efisien bahan bakar, dan lebih aman.

1. Struktur Pesawat (Airframe): Mengurangi Bobot untuk Efisiensi Maksimal

Salah satu aplikasi paling signifikan dari paduan titanium adalah pada struktur pesawat itu sendiri. Dalam industri penerbangan, setiap kilogram bobot yang berhasil dikurangi berarti penghematan bahan bakar yang signifikan dan peningkatan kapasitas muatan. Titanium, dengan densitasnya yang jauh lebih rendah daripada baja (sekitar 60% lebih ringan) namun kekuatannya setara atau bahkan lebih tinggi, menjadi solusi sempurna.

• Balok Sayap dan Rangka Struktural: Paduan titanium membentuk tulang punggung struktural pesawat, menopang beban aerodinamis dan tekanan operasional yang masif. Ketangguhan dan kekuatan lelah (fatigue strength) titanium memastikan integritas struktural pesawat selama ribuan jam terbang.

• Komponen Roda Pendaratan (Landing Gear): Area ini menuntut kekuatan dan ketangguhan ekstrem untuk menahan benturan keras saat pendaratan. Paduan titanium memberikan kombinasi ideal dari kekuatan, keuletan, dan ketahanan korosi, memastikan keandalan komponen kritis ini.

• Kulit Pesawat dan Penutup: Terutama di area yang terpapar suhu tinggi akibat friksi udara atau dekat dengan mesin, seperti area di sekitar bilah sayap atau ekor.

• Pengencang (Fasteners): Baut, mur, dan paku keling yang terbuat dari paduan titanium digunakan secara luas. Penggunaan pengencang titanium yang lebih ringan dapat mengurangi bobot pesawat secara substansial, sebagai contoh nyata, penggunaan pengencang paduan titanium pada Boeing 747 mampu mengurangi bobot hingga 1.814 kg, sebuah angka yang sangat berarti dalam efisiensi penerbangan.

• Dinding Tekanan (Pressure Bulkheads): Komponen ini berfungsi menjaga integritas tekanan di dalam kabin pesawat pada ketinggian jelajah, dan titanium adalah pilihan material yang andal untuk tugas ini.

2. Mesin Pesawat (Aero-Engine): Kinerja Ekstrem di Suhu Tinggi

Di dalam jantung pesawat, yaitu mesin jet, paduan titanium beroperasi di bawah kondisi yang paling ekstrem. Komponen-komponen ini harus menahan suhu sangat tinggi, tekanan luar biasa, dan gaya sentrifugal yang masif, sambil tetap menjaga bobot seringan mungkin.

• Cakram Kompresor (Compressor Discs) dan Bilah (Blades): Ini adalah aplikasi kunci. Bilah-bilah titanium pada bagian kompresor mesin jet berputar dengan kecepatan sangat tinggi dan harus tahan terhadap suhu tinggi yang dihasilkan dari kompresi udara. Paduan titanium mempertahankan kekuatan dan stabilitas dimensi bahkan pada suhu operasional yang mencapai 600°C.

• Poros (Shafts): Berfungsi mentransmisikan daya di dalam mesin, poros titanium memberikan kekuatan dan ketahanan lelah yang diperlukan.

• Selubung (Casings): Penutup pelindung untuk berbagai komponen mesin, di mana bobot rendah dan ketahanan panas sangat penting.

• Komponen Kipas Depan (Front Fan): Di bagian paling depan mesin, bilah kipas titanium membantu menghasilkan dorong yang efisien.

• Perangkat Pembuangan (Exhaust Devices) dan Nosel: Di bagian belakang mesin, komponen-komponen ini terpapar suhu gas buang yang ekstrem, dan titanium mampu menahan kondisi tersebut tanpa degradasi signifikan.

3. Pesawat Ruang Angkasa dan Roket: Bertahan di Lingkungan Paling Ekstrem

Bagi pesawat ruang angkasa dan roket, persyaratan material bahkan lebih ketat, di mana kombinasi antara kekuatan, ringan, dan ketahanan terhadap suhu ekstrem (baik sangat rendah di luar angkasa maupun sangat tinggi saat masuk kembali atmosfer) menjadi vital.

• Bejana Tekan dan Tangki Bahan Bakar: Titanium ideal untuk menyimpan propelan dan gas bertekanan tinggi karena mampu menahan tekanan internal tanpa menambah bobot berlebihan.

• Rangka dan Cangkang Roket: Struktur ringan namun kuat yang dibutuhkan untuk meluncurkan muatan ke orbit.

• Komponen Satelit dan Pesawat Ulang-alik: Berbagai bagian struktural dan fungsional di satelit atau pesawat ulang-alik menggunakan titanium untuk keandalan jangka panjang di lingkungan luar angkasa yang keras.

Jenis Paduan Titanium Krusial dalam Dirgantara:

Beberapa paduan titanium yang paling populer dan banyak digunakan dalam industri dirgantara meliputi:

• Ti-6Al-4V (Titanium Grade-5 atau Ti64): Ini adalah paduan titanium "kuda kerja" dan paling banyak digunakan. Dikenal karena kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang sangat baik, dan kemampuan las yang baik. Ti64 menjadi pilihan utama untuk berbagai komponen struktur pesawat (balok, sayap) dan bilah mesin.

• Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (6-2-4-2) dan Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (6-2-4-6): Paduan-paduan ini dirancang khusus untuk aplikasi suhu tinggi, menawarkan ketahanan mulur (creep resistance) dan oksidasi yang superior, sehingga ideal untuk komponen mesin yang terpapar panas ekstrem.

• Ti-10V-2Fe-3Al (10-2-3): Merupakan paduan titanium beta yang memiliki kemampuan tempa yang sangat baik dan kekuatan tinggi, sering digunakan untuk komponen seperti roda pendaratan pada pesawat besar seperti Boeing 777.

• Ti-45Nb: Paduan ini, dengan kandungan Niobium (Nb) yang signifikan, digunakan untuk pengencang keling di industri penerbangan karena plastisitas dingin yang sangat baik (mudah dibentuk pada suhu rendah) dan ketahanan korosi yang tinggi.

Tantangan Penggunaan Titanium di Dirgantara:

Meskipun memiliki segudang keunggulan, adopsi paduan titanium juga diiringi beberapa tantangan yang perlu diatasi:

• Biaya Tinggi: Titanium adalah logam yang relatif mahal, baik dari segi bahan baku mentah maupun proses penambangan dan pengolahannya yang kompleks dan membutuhkan energi tinggi.

• Sulit Dikerjakan: Titanium dikenal sebagai material yang "sulit dimesin" (machining difficulties) karena kekerasannya yang tinggi dan kecenderungannya menghasilkan panas berlebih selama pemesinan. Ini dapat menyebabkan keausan pahat yang cepat dan membutuhkan teknik pemesinan khusus. Proses penempaan titanium juga memerlukan peralatan presisi dan pekerja yang sangat terampil.

• Regulasi Ketat: Industri dirgantara adalah salah satu yang paling ketat dalam hal regulasi. Setiap material baru yang akan digunakan harus melalui proses pengujian dan sertifikasi yang sangat panjang dan ketat untuk memenuhi standar keselamatan dan kinerja yang tak berkompromi.

Meskipun ada tantangan ini, terus-menerus dilakukan penelitian dan pengembangan dalam teknik manufaktur aditif (3D printing) dan proses pengerjaan material baru untuk membuat pengerjaan titanium lebih mudah, lebih hemat biaya, dan lebih efisien. Dengan demikian, paduan titanium akan terus menjadi tulang punggung inovasi di langit dan luar angkasa.