Класифікація чистого титану та титанових сплавів за основними застосуваннями

Титан є важливим конструкційним металом, розробленим у 1950-х роках. Титанові сплави широко застосовуються в різних галузях завдяки своїй високій міцності, хорошій стійкості до корозії та жароміцності. Багато країн світу визнали важливість матеріалів із титанових сплавів, а також послідовних досліджень і розробок матеріалів із титанових сплавів і застосували їх на практиці. З 1950-х по 1960-ті роки титанові сплави в основному використовуються при розробці фюзеляжу авіаційних двигунів із високотемпературного титанового сплаву, 1970-ті роки надихнули на створення ряду титанових сплавів, а з 1980-х років титанові сплави та високоміцні титанові сплави отримали подальший розвиток. . Титанові сплави в основному використовуються у виробництві деталей компресорів авіаційних двигунів, потім ракет, ракет і деталей конструкції високошвидкісних літаків.

Титан є алотропним ізомером, температура плавлення 1668 градусів, менш ніж 882 градуси були щільними рядами гексагональної структури решітки, відомої як титан; 882 градуси з об'ємно-центрованою кубічною структурою решітки, відомою як титан. Для різних характеристик вищезазначених двох структур титану додайте відповідні легуючі елементи, поступово змінюйте його температуру фазового переходу та вміст фази, щоб отримати різну мікроструктуру титанового сплаву (титанового сплаву). При кімнатній температурі титанові сплави мають три типи матричної організації, і титанові сплави класифікуються на такі три типи: -сплави, (+) сплави та -сплави. Китай представлений TA, TC і TB відповідно.

Альфа-титановий сплав

Це однофазний сплав, що складається з твердих розчинів альфа-фази. Це фаза при загальних і вищих температурах застосування. Мікроструктура стабільна, зносостійкість вища, ніж у чистого титану, а стійкість до окислення сильна. Він все ще може зберігати міцність і опір повзучості при 500-600 градусах, але його неможливо зміцнити термічною обробкою, а кімнатна температура невисока.

Титановий сплав

Складається з однофазного сплаву - фазового твердого розчину, титанового сплаву (3) без термічної обробки, який має високу міцність, загартований і зістарений сплав додатково зміцнюється, міцність при кімнатній температурі 1372 ~ 1666 МПа; але погана термічна стабільність, не слід використовувати при високих температурах.

+ Титановий сплав

Це дуплексний сплав з хорошою всебічною продуктивністю, стабільною організацією, хорошою в'язкістю, пластичністю та деформаційними властивостями, хорошою оброблюваністю під гарячим тиском, що може зробити сплав загартуванням і зміцненням старіння. Після термічної обробки міцність збільшується на 50% до 100, ніж у відпаленому стані; високотемпературна міцність, може працювати протягом тривалого часу при температурі від 400 градусів до 500 градусів, титанові сплави мають хорошу термічну стабільність.

Три найпоширеніші титанові сплави: -титановий сплав і + -титановий сплав. -титановий сплав має найкращі характеристики різання та оброблення, + -титановий сплав є наступним найкращим, а -титановий сплав є найгіршим. -титановий сплав – TA, -титановий сплав – TB, а + -титановий сплав – TC.

Титанові сплави можна розділити на жаростійкі сплави, високоміцні сплави, корозійностійкі сплави (титан-молібденові, титан-паладієві сплави тощо), низькотемпературні сплави та сплави спеціального призначення (титан-залізо, накопичувачі водню). матеріали та титан-нікелеві сплави з пам'яттю). Склад і властивості типових сплавів наведені в таблиці.

Фазовий склад і мікроструктуру термічно оброблених титанових сплавів можна отримати шляхом регулювання процесу термообробки. Загалом тонка ізометрична організація має пластичність, термічну стабільність і хорошу втомну міцність; міцність при повзучому руйнуванні, висока міцність при повзучості та тріщиностійкість голчастої структури; змішана ізометрична та голчаста структура має хороші загальні характеристики.

Титановий сплав має такі переваги, як висока міцність, низька щільність, хороші механічні властивості, хороша міцність, хороша стійкість до корозії. Крім того, продуктивність процесу титанового сплаву є поганою, ускладнюється обробка. Під час гарячої обробки легко поглинає водень, азот, вуглець та інші домішки. І зносостійкість погана, процес виробництва складний. Промислове виробництво титану почалося в 1948 році, і розвиток авіаційної промисловості вимагає зростання титанової промисловості в середньому на 8% на рік. Річний обсяг виробництва матеріалів для обробки титанових сплавів досяг понад 4 тонни, виробляє майже 30 сортів матеріалів із титанових сплавів. Найпоширенішими титановими сплавами є Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5), Al-2.5Sn (TA7) і промисловий чистий титан (TA1, TA2 і TA3).

Титанові сплави в основному використовуються у виробництві деталей компресорів авіаційних двигунів, потім конструкційних деталей для ракет, ракет і високошвидкісних літаків. у середині-1960 минулого століття титан і його сплави використовувалися в промисловості для виробництва електродів для електролізної промисловості, конденсаторів для електростанцій, нагрівачів для нафтопереробних заводів і опріснення морської води, а також для пристроїв контролю забруднення навколишнього середовища, серед інші програми. Титан і його сплави стали стійким до корозії конструкційним матеріалом. Крім того, він також використовується для виробництва матеріалів для зберігання водню та сплавів з пам’яттю форми.

Китай розпочав дослідження титану та титанових сплавів у 1956 році, а в середині-1960} титанові сплави були індустріалізовані та виготовлені сплави TB2.

Титановий сплав є новим типом важливого конструкційного матеріалу, який використовується в аерокосмічній промисловості, його міцність і температурне співвідношення між алюмінієм і сталлю, алюміній, сталь високої міцності, але також має відмінну корозійну стійкість і низькі температури. 1950, Сполучені Штати вперше у винищувачі-бомбардувальнику F-84 у вигляді теплових екранів задньої частини фюзеляжу, лобових стекол, хвостової кришки та інших ненесучих частин. У 1960-х роках Кей почав використовувати деталі з титанового сплаву від задньої частини фюзеляжу до середньої передачі фюзеляжу та частково замінити конструкційну сталь для виготовлення перегородок, балок, закрилків, салазок та інших важливих несучих частин. Кількість титанового сплаву, який використовується у військових літаках, швидко зросла, досягнувши 20-25% ваги конструкції літака. з 1970-х років цивільні літаки почали використовувати титановий сплав у великих кількостях, наприклад, літак Boeing 747 із вмістом титану понад 3640 кілограмів. Літаки з числом Маха понад 2,5 переважно використовують титан для заміни сталі для зменшення ваги конструкції. Наприклад, висотний швидкісний літак-розвідник США SR-71 (рейс Маха № 3, висота польоту 26 212 метрів), титан становив 93% ваги конструкції літака, відомого як "повністю титановий" літак. Коли відношення тяги авіаційного двигуна до ваги збільшилося з 4 до 6 до 8 до 10, температура на виході компресора відповідно зросла з 200 до 300 градусів до 500 до 600 градусів, оригінал виготовлений з алюмінієвого диска та лопаті компресора низького тиску. має бути титановий сплав, сплав титанового сплаву або нержавіюча сталь замість диска та лопаті компресора високого тиску. Щоб зменшити вагу конструкції. У 70-х роках кількість титанового сплаву в авіаційному двигуні, як правило, становила 20% ~ 30% від загальної ваги конструкції, в основному використовуваної у виробництві деталей під тиском, таких як кування титанового вентилятора та повітряного диска та лопаті під тиском, лиття з титану Космічний корабель в основному використовується для виготовлення різноманітних високоміцних, корозійно-стійких, стійких до низьких температур титанових сплавів для виготовлення різноманітних посудин під тиском, паливних баків, кріплень, бандажів, корпусів інструментів і ракетних оболонок. Основне використання титанового сплаву - виготовлення різних посудин під тиском, паливних баків, кріплень, бандажів, корпусів приладів і корпусів ракет. Штучні супутники Землі, посадковий модуль на Місяць, пілотовані космічні кораблі та космічні човники також використовують зварювальні деталі з титанового сплаву.