Mitkä ovat titaaniseosten tyypit? Yksityiskohtainen selitys titaaniseostyypeistä

Laajassa metallimateriaalien universumissa titaaniseos erottuu ainutlaatuisella viehätysvoimallaan. Siinä ei ole vain kevyt runko, vaan sillä on myös useita etuja, kuten korkea lujuus, korroosionkestävyys ja korkeiden lämpötilojen kestävyys, joten siitä tulee välttämätön ja tärkeä materiaali nykyaikaisella teollisuudella. Joten, minkä tyyppisiä titaaniseoksia ovat? Tänään kävellään titaaniseosten maailmaan ja tutkitaan sen monipuolista viehätysvoimaa.

1. Korkean lämpötilan titaaniseos Ti-6Al-4V
Ensimmäinen korkean lämpötilan titaaniseos, joka on menestyksekkäästi kehitetty maailmassa, on Ti-6Al-4V, jonka käyttölämpötila on 300-350 astetta. Myöhemmin kehitettiin seoksia, kuten IMI550 ja BT3-1, joiden käyttölämpötila oli 400 astetta, sekä IMI679, IMI685, Ti-6246, Ti-6242, joiden käyttölämpötila on 450–500 astetta. toisen jälkeen. Tällä hetkellä uusia korkean lämpötilan titaaniseoksia, joita on menestyksekkäästi käytetty lentokoneiden moottoreissa, ovat IMI829- ja IMI834-seokset Isossa-Britanniassa; Ti-1100-seos Yhdysvalloissa; BT18Y- ja BT36-lejeeringit Venäjällä jne. Ulkomaat ovat viime vuosina ottaneet nopean jähmettymis-/jauhemetallurgian teknologian ja kuitu- tai hiukkasvahvisteiset komposiittimateriaalit kehittääkseen titaaniseoksia korkean lämpötilan titaaniseosten kehityssuunnaksi, jotta käyttö titaaniseosten lämpötila voidaan nostaa yli 650 asteeseen. Yhdysvaltalainen McDonnell Douglas on menestyksekkäästi kehittänyt erittäin puhtaan ja tiheän titaaniseoksen käyttämällä nopeaa jähmettymis-/jauhemetallurgiateknologiaa. Sen lujuus 760 asteessa vastaa tällä hetkellä huoneenlämmössä käytettävien titaaniseosten lujuutta.

2. Titaaniseokset, jotka perustuvat titaanialumiiniyhdisteisiin
Yleisiin titaaniseoksiin verrattuna natrium-Ti3Al ( 2) ja TiAl ( ) intermetalliyhdisteisiin perustuvien titaanialumiiniyhdisteiden etuja ovat hyvä suorituskyky korkeissa lämpötiloissa (käyttölämpötilat vastaavasti 816 ja 982 astetta), vahva hapettumisenkestävyys, hyvä virumiskestävyys ja kevyt (tiheys on vain 1/2 nikkelipohjaisista korkean lämpötilan metalliseoksista). Nämä edut tekevät siitä kilpailukykyisen materiaalin tuleville lentokonemoottoreille ja lentokoneiden rakenneosille. Tällä hetkellä kahden Ti3Al-pohjaisen titaaniseoksen, Ti-21Nb-14Al ja Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo, valmistus on alkanut. massatuotantoa Yhdysvalloissa. Muita viime vuosina kehitettyjä Ti3Al-pohjaisia ​​titaaniseoksia ovat Ti-24Al-11Nb, Ti25Al-17Nb-1Mo ja Ti-25Al{{27} }Nb-3V-1Mo. TiAl ( ) -pohjaisten titaaniseosten koostumusalue on TAl-(1-10)M (at.%), jossa M on vähintään yksi alkuaine v:n, Cr:n, Mn:n, Nb:n, Mn:n, Mo:n ja W:n joukosta. Viime aikoina TiAl3-pohjaiset titaaniseokset, kuten Ti-65Al-10Ni-seos, ovat alkaneet herättää huomiota.

3. Erittäin luja ja sitkeä -tyyppinen titaaniseos
-tyyppisen titaaniseoksen kehitti ensimmäisenä Crucible Yhdysvalloissa luvun puolivälissä. B120VCA-seos (Ti-13v-11Cr-3Al). -tyyppisellä titaaniseoksella on hyvät kuuma- ja kylmäkäsittelyominaisuudet, se on helppo takoa, se voidaan valssata ja hitsata, ja se voi saavuttaa korkeat mekaaniset ominaisuudet, hyvän ympäristönkestävyyden ja hyvän lujuuden ja murtolujuuden yhdistelmän kiinteän liuoksen ikääntymisen avulla. Edustavia uusia lujia ja sitkeitä titaaniseoksia ovat seuraavat: Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), jolla on sama suorituskyky kuin 30CrMnSiA:n lujalla rakenteella teräs, jota käytetään yleisesti lentokoneiden rakenneosissa ja jolla on erinomainen taontakyky; Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), jolla on parempi kylmätyöstökyky kuin teollisella puhtaalla titaanilla ja jonka huoneenlämpötilan vetolujuus vanhenemisen jälkeen voi saavuttaa yli 1000 MPa; 21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), joka on uudentyyppinen hapettumista kestävä, erittäin luja titaaniseos, jonka on kehittänyt amerikkalaisen titaanimetalliyhtiön Timet-divisioonalla on hyvä Hyvä hapettumisenkestävyys, erinomainen kuuma- ja kylmäkäsittelykyky, voidaan valmistaa kalvoksi, jonka paksuus on 0,064 mm; SP-700 (Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe) titaaniseos, jonka on kehittänyt Nippon Steel Tube Co., Ltd. (NKK) on korkea lujuus, superplastinen venymä jopa 2000 % ja superplastinen muovauslämpötila on 140 astetta alhaisempi kuin Ti-6Al-4V, joka voi korvata Ti-6Al-4 V-seos erilaisten ilmailu-avaruuskomponenttien valmistukseen käyttämällä superplastista muodostus-diffuusiosidontatekniikkaa (SPF/DB); Venäjän kehittämän BT-22 (TI-5v-5Mo-1Cr-5Al) vetolujuus on yli 1105MPA.

4. Paloa hidastava titaaniseos
Perinteisillä titaaniseoksilla on taipumus polttaa alkaaneja tietyissä olosuhteissa, mikä rajoittaa suuresti niiden käyttöä. Vastauksena tähän tilanteeseen useat maat ovat käynnistäneet paloa hidastavien titaaniseosten tutkimusta ja saavuttaneet tiettyjä läpimurtoja. Qiang Staten kehittämän metalliseoksen C (tunnetaan myös nimellä T) nimellinen koostumus on 50Ti-35v-15Cr (massaosa). Se on paloa hidastava titaaniseos, joka ei ole herkkä jatkuvalle palamiselle ja jota on käytetty F119-moottoreissa. BTT-1 ja BTT-3 ovat Venäjän kehittämiä paloa hidastavia titaaniseoksia. Molemmat ovat Ti-Cu-Al-seoksia, joilla on erittäin hyvä lämpömuodonmuutosprosessi, ja niitä voidaan käyttää monimutkaisten osien valmistukseen.

5. Lääketieteelliset titaaniseokset
Titaani on myrkytöntä, kevyttä, lujaa ja sillä on erinomainen biologinen yhteensopivuus. Se on ihanteellinen lääketieteellinen metallimateriaali ja sitä voidaan käyttää implanttina ihmiskehoon. Tällä hetkellä Ti-6Al-4v on edelleen laajalti käytössä lääketieteen alalla. ELI seos. Jälkimmäinen kuitenkin saostaa hyvin pienen määrän vanadiini- ja alumiini-ioneja, mikä heikentää sen solujen sopeutumiskykyä ja voi aiheuttaa vahinkoa ihmiskeholle. Tämä ongelma on jo pitkään herättänyt laajaa huomiota lääketieteellisessä yhteisössä. Jo luvun puolivälissä Yhdysvallat alkoi kehittää alumiinittomia, vanadiinittomia ja biologisesti yhteensopivia titaaniseoksia ortopediaan. Japani, Iso-Britannia ja muut maat ovat myös tehneet paljon tutkimusta tällä alalla ja edistyneet jonkin verran. Esimerkiksi Japani on kehittänyt sarjan + titaaniseoksia, joilla on erinomainen biologinen yhteensopivuus, mukaan lukien Ti-15Zr-4Nb_4ta{{10}}.2Pd, Ti -15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N, Ti-15Sn-4Nb-2 Ta-0.2Pd ja Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20. Näiden metalliseosten korroosionkestävyys, väsymislujuus ja korroosionkestävyys ovat parempia kuin Ti-6Al-4v ELI:n. Verrattuna + titaaniseokseen, titaaniseoksella on suurempi lujuus, parempi leikkausteho ja sitkeys, ja se sopii paremmin istutettavaksi ihmiskehoon. Yhdysvalloissa lääketieteen alalla on suositeltu viittä titaaniseosta, nimittäin TMZFTM (TI-12Mo-^Zr-2Fe), Ti-13Nb-13Zr , Aikataulu 21SRx (TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si), Tiadyne 1610 (Ti-16Nb-9.5Hf) ja Ti{{51 }}Mo. On arvioitu, että lähitulevaisuudessa tämäntyyppinen titaaniseos, jolla on suuri lujuus, alhainen kimmokerroin, erinomainen muovattavuus ja korroosionkestävyys, todennäköisesti korvaa tällä hetkellä laajalti käytetyn Ti-6Al-4V-seoksen. lääketieteen ala. ELI seos.

Tieteen ja tekniikan jatkuvan kehityksen ja teollisuuden jatkuvan kehityksen myötä titaaniseosten käyttömahdollisuudet laajenevat ja laajenevat. Toisaalta titaaniseosten tutkimus syvenee edelleen ja uusia titaaniseoksia kehitetään lisää eri alojen tarpeisiin. Toisaalta titaaniseosten valmistustekniikka paranee edelleen, parantaa tuotannon tehokkuutta, alentaa kustannuksia ja edistää titaaniseosten popularisointia ja käyttöä.