Прогрес у розробці титанових сплавів

Чудові властивості титану, титанових сплавів і сполук титану призвели до гострої потреби в них. Однак висока вартість виробництва обмежила їх застосування.

Незважаючи на їх чудові властивості, деталі з титанового сплаву все ще далекі від універсального застосування титану та його сплавів через такі проблеми, як високі ціни, погана здатність до формування та зварювання. Незалежно від того, чи йдеться про початкову плавку металу чи подальшу обробку, ціна титанового сплаву набагато вища, ніж інші метали.

З розвитком технології формування титанового сплаву майже без сітки та електронно-променевого зварювання, плазмового дугового зварювання, лазерного зварювання та інших сучасних технологій зварювання в останні роки проблеми формування та зварювання титанового сплаву більше не є ключовим фактором, що обмежує застосування титанових сплавів, в останні роки країни розробляють недорогі та високоякісні нові типи титанових сплавів і прагнуть зробити титанові сплави у сфері цивільної промисловості з величезним ринковим потенціалом. Новий прогрес у дослідженнях матеріалів із титанових сплавів у країні та за кордоном в основному відображається в наступних аспектах.

Високотемпературний титановий сплав

В останні роки зарубіжні країни використовують технологію швидкого затвердіння / порошкової металургії, композитні матеріали, армовані волокнами або частинками, для розробки титанових сплавів як напрямок розробки високотемпературних титанових сплавів, щоб використання титанових сплавів могло бути збільшено до більш ніж 650 градусів температура. Американська компанія McDonnell Douglas успішно розробила титановий сплав високої чистоти з високою щільністю за допомогою технології швидкого затвердіння/порошкової металургії, і його міцність при 760 градусах еквівалентна міцності поточного титанового сплаву, який використовується при кімнатній температурі.

Титановий сплав на основі титано-алюмінієвої суміші

У порівнянні із звичайними титановими сплавами, сполуками титану та алюмінію на основі інтерметалічних сполук натрію Ti3Al (2) і TiAl (), великою перевагою є хороші високотемпературні характеристики (висока температура 816 і 982 градуси відповідно), стійкість до окислення, стійкість до повзучості і невелика вага (щільність високотемпературних сплавів на основі нікелю становить лише 1/2), ці переваги роблять його майбутнім конструкційних компонентів авіаційних двигунів і літаків із конкурентоспроможним матеріалом. матеріал.

Титановий сплав високої міцності та високої в'язкості

титановий сплав типу B120VCA (Ti-13v-11Cr-3Al) на початку середини-1950 минулого століття компанія Crucible з США розробила сплав B120VCA. Титанові сплави титанового типу мають хороші властивості гарячої та холодної обробки, легко піддаються ковці, можуть прокатуватися, зварюватися, можуть бути твердим розчином - обробка старінням для отримання високих механічних властивостей, хорошої стійкості до навколишнього середовища та міцності та в'язкості руйнування. Нові титанові сплави високої міцності та високої в'язкості, що представляють наступні типи:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), сплав і конструктивні компоненти літака, які зазвичай використовуються у високоміцній конструкційній сталі 30CrMnSiA, характеристики можна порівняти з відмінними характеристиками кування;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), продуктивність холодної обробки сплаву краща, ніж промисловий чистий титан, а міцність на розрив при кімнатній температурі після старіння може досягати більше 1000 МПа;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), сплав є новим типом міцного титанового сплаву, стійкого до окислення, розробленого підрозділом Timet компанії US Titanium Metals Company, з гарною стійкістю до окислення, чудовими властивостями гарячої та холодної обробки, може виготовлятися у фольгу товщиною 0.064 мм;

Вогнезахисний титановий сплав

Звичайні титанові сплави мають тенденцію горіти за певних умов, що значною мірою обмежує їх застосування. Зважаючи на цю ситуацію, усі країни розпочали дослідження вогнестійких титанових сплавів і зробили певні прориви. Розроблений у Сполучених Штатах Alloy c, це вогнезахисний титановий сплав, який не чутливий до тривалого горіння, використовується в двигуні F119. BTT-1 і BTT-3 для російської розробки вогнезахисних титанових сплавів є сплавами Ti-Cu-Al, мають досить хороші характеристики процесу термічної деформації, можуть використовуватися для виготовлення складних деталей.

Медичний титановий сплав

Титан нетоксичний, легкий, має високу міцність і чудову біосумісність, є ідеальним медичним металевим матеріалом, його можна використовувати як імплантати, імплантовані в тіло людини. В даний час широко використовується в медичній галузі все ще Ti-6Al-4v ELI сплав. Однак останній буде осаджувати дуже невелику кількість іонів ванадію та алюмінію, знижуючи його адаптивність клітин і може завдати шкоди людському організму, ця проблема вже давно викликає широке занепокоєння в медичній спільноті. У Сполучених Штатах ще в середині-1980 минулого століття почали розробляти біосумісні титанові сплави без вмісту алюмінію та ванадію для ортопедичної хірургії. Японія, Сполучене Королівство та інші країни також провели велику дослідницьку роботу в цій галузі та досягли певних успіхів. Передбачається, що в найближчому майбутньому титановий сплав LU з високою міцністю, низьким модулем пружності, а також відмінними характеристиками стійкості до формування та корозії, ймовірно, замінить Ti-6Al-4V Сплав ELI, який широко використовується в медичній сфері.