Властивості титанових сплавів

Титан - це новий тип металу, властивості титану та вміст вуглецю, азоту, водню, кисню та інших домішок, найчистіший вміст домішок йодиду титану не більше 0.1%, але його міцність низька, висока пластичність. Властивості 99,5% промислового чистого титану: щільність ρ=4.5g/cm3, температура плавлення 1800 градусів C, коефіцієнт теплопровідності λ=15.24W/(mK), міцність на розрив σb=539МПа. Подовження δ=25%, усадка перерізу ψ=25%, модуль пружності E=1.078×105MPa, твердість HB195.

(1) Висока питома міцність

Щільність титанового сплаву зазвичай становить приблизно 4,5 г/см3, лише 60% сталі, міцність чистого титану близька до міцності звичайної сталі, міцність деяких високоміцних титанових сплавів перевищує міцність багатьох конструкційних сталей. Таким чином, питома міцність титанових сплавів (міцність / щільність) набагато більша, ніж у інших металоконструкційних матеріалів, дивіться таблицю 7-1, можна виробляти одиницю високої міцності, гарної жорсткості, легких деталей і компонентів. В даний час компоненти авіаційних двигунів, скелет, обшивка, кріплення та шасі тощо використовують титанові сплави.

(2) Висока термічна міцність

Використання температури, ніж алюмінієвий сплав на кілька сотень градусів вище в середній температурі, все ще може підтримувати необхідну міцність, може бути при температурі 450-500 градусів довгострокової роботи цих двох типів титанових сплавів у діапазоні від 150 градусів до 500 градусів все ще мають високу питому міцність, а алюмінієвий сплав при 150 градусах, ніж міцність очевидного зниження. Робоча температура титанового сплаву може досягати 500 градусів, алюмінієвого сплаву нижче 200 градусів.

(3) Хороша стійкість до корозії

Титановий сплав у вологій атмосфері та морській воді працює, його стійкість до корозії набагато краща, ніж нержавіюча сталь; точкова, кислотна корозія, стійкість до корозії під напругою особливо сильна; луги, хлориди, хлорорганічні елементи, азотна кислота, сірчана кислота тощо мають чудову стійкість до корозії. Але титан має відновлюючий кисень і хромову сіль, стійкість до корозії є поганою.

(4) Хороша продуктивність при низьких температурах

Титановий сплав при низькій і наднизькій температурі все ще може зберігати свої механічні властивості. Хороші низькотемпературні характеристики, елемент зазору - це дуже низький титановий сплав, такий як TA7, у ступені -253 також може підтримувати певний ступінь пластичності. Тому титановий сплав також є важливим низькотемпературним конструкційним матеріалом.

(5) Велика хімічна активність

Хімічна активність титану та атмосфера O, N, H, CO, CO2, водяна пара, аміак та інші сильні хімічні реакції. Вміст вуглецю, що перевищує 0,2%, утворює твердий TiC у титанових сплавах; більш висока температура, і роль N також сформує твердий поверхневий шар TiN; при 600 градусах або більше титан поглинає кисень, утворюючи загартований шар високої твердості; підвищується вміст водню, але також утворюється шар крихкості. Поглинання газу та отриманий твердий крихкий поверхневий шар глибиною до 0,1 ~ 0,15 мм, ступінь зміцнення становить 20% ~ 30%. Хімічна спорідненість титану також велика, легко виробляти адгезію до поверхні тертя.

(6) мала теплопровідність, малий модуль пружності

Теплопровідність титану λ=15,24 Вт/(мК) становить приблизно 1/4 нікелю, 1/5 заліза, 1/14 алюмінію, а різні титанові сплави мають теплопровідність приблизно на 50% з титану. Модуль пружності титанового сплаву становить близько 1/2 сталі, тому його жорсткість погана, легко деформується, не підходить для виготовлення тонких стрижнів і тонкостінних деталей, а відскок обробленої поверхні при різанні дуже великий, приблизно в 2-3 рази більше, ніж у нержавіючої сталі, що призводить до інтенсивного тертя, адгезії та зносу зв’язку інструменту після поверхні різця.

Титановий сплав має високу міцність і низьку щільність, хороші механічні властивості, міцність і стійкість до корозії дуже хороші. Крім того, титанові сплави мають низьку продуктивність процесу, труднощі з різанням і механічною обробкою, при термічній обробці дуже легко поглинають домішки, такі як водень, кисень, азот і вуглець. Також погана стійкість до стирання, процес виробництва складний. Промислове виробництво титану було розпочато в 1948 році. Потреби розвитку авіаційної промисловості, так що середньорічний темп зростання титанової промисловості становить приблизно 8%. В даний час світовий річний обсяг виробництва матеріалів для обробки титанових сплавів досяг понад 40 000 тонн, марок титанових сплавів — майже 30 видів. Найпоширенішим титановим сплавом є Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) і промисловий чистий титан (TA1, TA2 і TA3).

Титанові сплави в основному використовуються для виготовлення деталей компресорів авіаційних двигунів, а потім конструктивних деталей для ракет, ракет і високошвидкісних літаків. У середині-1960 XX століття титан і його сплави застосовувалися в загальній промисловості для виготовлення електродів для електролізна промисловість, конденсатори для електростанцій, нагрівачі для нафтопереробних заводів і опріснення морської води, а також пристрої для контролю забруднення навколишнього середовища тощо. Титан і його сплави стали своєрідним стійким матеріалом. Титан і його сплави стали стійким до корозії конструкційним матеріалом. Він також використовується для виробництва матеріалів для зберігання водню та сплавів з пам’яттю форми.