TB9 (Ti-38644) Титановий сплав: властивості та застосування Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr

Титан існує у двох алотропних кристалічних структурах. Нижче 882 градусів він має гексагональну щільно-упаковану решітку, яка називається альфа-титан; при 882 градусах і вище він перетворюється на кубічну решітку-з центром тіла, яка називається бета-титан. Температуру перетворення та результуючу мікроструктуру можна контролювати шляхом додавання легуючих елементів, що є основою дизайну титанового сплаву. Температура плавлення титану становить приблизно 1668 градусів.

Класифікація титанового сплаву

Деформовані титанові сплави поділяються на три групи за фазами, присутніми при кімнатній температурі: альфа-сплави, бета-сплави та альфа-плюс-бета-сплави. Альфа-сплави зазвичай пропонують найкращу оброблюваність, альфа-плюс-бета-сплави є проміжними, а бета-сплави найважче піддаються механічній обробці, але мають найвищу досяжну міцність і здатність до глибокого гартування. У китайській системі позначень, яка використовується в GB/T 3620, альфа-сплави мають код TA, бета-сплави мають код TB, а альфа-плюс-бета-сплави мають код TC.

Що таке TB9 (Ti-38644)?

TB9, також відомий як Ti-38644, є метастабільним бета-титановим сплавом із номінальним складом Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr. Він був розроблений у 1960-х роках американським виробником титану для застосувань, які потребують дуже високої міцності в поєднанні з корозійною стійкістю. Сплав містить високий вміст бета-стабілізуючих елементів із відносно високим вмістом молібдену, що надає йому відмінну корозійну стійкість у звичайних середовищах, а також стійкість до корозії під дією солі.

Хімічний склад

Термічна обробка та механічні властивості

Великий вміст бета{0}}стабілізуючих елементів дозволяє TB9 реагувати на широкий спектр термічної обробки. Змінюючи розчин і графік старіння, з одного сплаву можна отримати різні комбінації міцності-пластичності. Після обробки розчином і старіння міцність на розрив досягає 1200-1400 МПа з в'язкістю руйнування 58-66 МПа·м.^1/2, що поєднує високу міцність на розрив з хорошою пластичністю та еластичними властивостями. Сплав також має здатність до глибокого гартування, а загартований поперечний-переріз може досягати 225 мм, що означає, що товсті секції можна повністю загартувати без втрати міцності серцевини.

Високе відношення-до-модуля пружності та хороші пружинні характеристики TB9 роблять його придатним пружинним матеріалом, де звичайні сталеві пружини надто важкі або де потрібна стійкість до корозії.

Додатки

Авіаційні та аерокосмічні ресори, де потрібна економія ваги та висока втомна міцність.

Високо{0}}кріпильні елементи, зокрема болти та гвинти для кріплення корпусу та двигуна.

Торсіони та стільникові структури з фольги для систем керування планером.

Компоненти-запуску авіаносних літаків, які мають сприймати високі динамічні навантаження.

Інструменти- для буріння нафти та свердловинні компоненти, що піддаються впливу соляних і корозійних середовищ.

Примітки до механічної обробки та виготовлення

Бета-титанові сплави важче піддавати механічній обробці, ніж альфа- або альфа-плюс-бета-сплави через їх високу міцність і тенденцію до-зміцнення. Використовуйте гострі інструменти, низькі швидкості різання, позитивні передні кути та щедрий потік охолоджуючої рідини. Теплова обробка повинна проводитися у вакуумі або в захисній атмосфері, щоб уникнути поглинання кисню, а поверхневі шари забруднення повинні бути видалені перед використанням, наприклад, травленням або механічною обробкою.

Часті запитання

Що означає TB9 у позначеннях титану?

TB — китайський префікс позначення бета-титанових сплавів, а 9 — порядковий номер сплаву. Альтернативна назва Ti-38644 відображає номінальний склад Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr.

Чому TB9 класифікується як метастабільний бета-сплав?

Оскільки його високий вміст бета-стабілізатора зберігає бета-фазу при кімнатній температурі після загартування бета-полем, а потім сплав виділяє тонку альфа-сферу під час старіння для досягнення високої міцності.

Якої міцності може досягти TB9 після термообробки?

Після обробки розчином і старіння міцність на розрив зазвичай становить від 1200 до 1400 МПа з міцністю на руйнування від 58 до 66 МПа·м.^1/2залежно від графіка старіння.

Чи підходить TB9 для антикорозійних робіт?

так Високий вміст молібдену забезпечує відмінну загальну корозійну стійкість і стійкість до сольової-корозії під впливом напруги, тому цей сплав використовується в морських-прилеглих і нафтових-додатках.

Наскільки товщина зрізу може бути повністю загартована?

Сплав демонструє здатність до глибокого гартування, із загартованим поперечним-перерізом до 225 мм, що значно перевищує можливості більшості альфа-плюс-бета-сплавів.

Чому бета-титан важче обробляти, ніж альфа-титан?

Бета-сплави поєднують високу міцність із низькою теплопровідністю, що концентрує тепло на ріжучій кромці та сприяє зміцненню. Потрібні менші швидкості, позитивна геометрія та високий потік теплоносія.