Miért özönlődnek a titánötvözetek felé a repülőgépipari anyagok és a mobiltelefonok?

A titán tulajdonságai
Nagy fajlagos szilárdság: 1,3-szorosa az alumíniumötvözeteknek, 1,6-szorosa a magnéziumötvözeteknek, 3,5-szerese a rozsdamentes acélnak, a fémanyagok bajnokának.
Nagy termikus szilárdság: a használati hőmérséklet több száz fokkal magasabb, mint az alumíniumötvözeté, hosszú ideig működhet 450-500 fokos hőmérsékleten.
Jó korrózióállóság: ellenáll a sav-, lúg- és légköri korróziónak, különösen erős a lyuk- és feszültségkorróziónak.
Jó teljesítmény alacsony hőmérsékleten: a TA7 titánötvözet nagyon alacsony intersticiális elemekkel képes fenntartani bizonyos fokú plaszticitást -253 fokon.
Magas kémiai aktivitás: magas kémiai aktivitás magas hőmérsékleten, könnyen kémiai reakcióba lép a levegőben lévő hidrogénnel, oxigénnel és egyéb gáznemű szennyeződésekkel, és megkeményedett réteget képez.
Kis hővezető képesség, kis rugalmassági modulus: a hővezető képesség körülbelül 1/4 nikkel, 1/5 vas, 1/14 alumínium, és a különböző titánötvözetek hővezető képessége körülbelül 50%-kal alacsonyabb, mint a titáné. A titánötvözet rugalmassági modulusa az acél körülbelül 1/2-e.
A titánötvözet osztályozása és felhasználása
A titánötvözetek felhasználásuk szerint kategorizálhatók: hőálló ötvözetek, nagy szilárdságú ötvözetek, korrózióálló ötvözetek (titán-molibdén, titán-palládium ötvözetek stb.), alacsony hőmérsékletű ötvözetek és speciális funkciójú ötvözetek (titán) -vas hidrogéntároló anyagok, titán-nikkel memóriaötvözetek). Bár a titánt és ötvözeteit már régóta nem használják, kiemelkedő teljesítményük miatt számos kitüntető címet kaptak. Az első cím az "űrfém", amely könnyű, nagy szilárdságú és magas hőmérséklet-álló, különösen alkalmas repülőgépek és különféle űrhajók gyártására. Jelenleg a világon előállított titán és titánötvözetek mintegy 3/4-ét a repülőgépiparban használják fel. Sok eredetileg alumíniumötvözetből készült alkatrészt titánötvözetre cseréltek.
Titánötvözetből készült repülőgépipari alkalmazások
A titánötvözetet elsősorban repülőgép- és hajtóműgyártási anyagokhoz használják, mint például titánventilátorok kovácsolása, nyomás alatti levegő tárcsák és lapátok, motorburkolat, kipufogóberendezések és egyéb alkatrészek, valamint a repülőgép gerendái és rekeszei, például szerkezeti vázelemei. Az űrhajók főleg nagy szilárdságú, korrózióálló és alacsony hőmérsékletű titánötvözeteket használnak különféle nyomástartó edények, üzemanyag-tároló tartályok, rögzítőelemek, műszerszíjak, keretek és rakétahéjak gyártásához. A mesterséges földi műholdak, a holdraszálló modul, az emberes űrhajók és az űrsiklók is titánötvözet lemezhegesztő alkatrészeket használnak.
1950-ben, az Egyesült Államokban először az F-84 vadászbombázóban, mint a hátsó törzs hővédő pajzsa, a szélvédő és a hátsó burkolat és más nem csapágyazó alkatrészek. Az 1960-as években megkezdődött a titánötvözet alkatrészek használata a hátsó törzstől a középső törzsig, részben lecserélve a szerkezeti acélt, hogy a távtartó keretet, a gerendákat, a szárnyakat és más fontos teherhordó alkatrészeket csúsztassanak. Az 1970-es évektől kezdve a polgári repülőgépek nagyszámú titánötvözetet kezdtek használni, mint például a Boeing 747 utasszállító repülőgépek titánnal. A Boeing 747-es repülőgépben több mint 3640 kilogrammot használt titán mennyisége a gép tömegének 28%-át tette ki. . A feldolgozási technológia fejlődésével a rakétákban, műholdakban és űrhajókban is sok titánötvözetet használtak. Minél fejlettebb a repülőgép, annál több titánt használnak fel. US F-14Egy titánötvözetet használó vadászgép, amely a gép tömegének körülbelül 25%-át teszi ki; F-15Egy harcos 25,8%-ért; Az amerikai negyedik generációs vadászgépek titántartalma 41%-a az F119-es hajtóműnek és 39%-a titánnak, ez a jelenlegi titánmennyiség a legtöbb repülőgéppel.
A titánötvözeteket számos repülési célból használják
Miért kell a légi szállító repülőgépek anyagának titánötvözetet használnia?
A modern repülőgép-navigáció végsebessége több mint 2,7-szeresére érte el a hangsebességet. Egy ilyen gyors szuperszonikus repülés súrlódást okoz a repülőgépben és a levegőben, és sok hőt termel. Amikor a repülési sebesség eléri a hangsebesség 2,2-szeresét, az alumíniumötvözet nem tud ellenállni, magas hőmérsékletnek ellenálló titánötvözetet kell használni. Amikor a repülőgép-motor tolóerő-tömeg aránya 4-6-8-10, a túlnyomásos gáz kimeneti hőmérséklete ennek megfelelően 200-300 fok és 500-600 fok, az eredeti, alacsony nyomású túlnyomásos gáztárcsák és lapátok alumíniumból készülnek. titánötvözetre kell cserélni.
Az elmúlt években a tudósok a teljesítmény titánötvözet kutatási munkát, és folyamatosan új haladás. Az eredeti titán, alumínium, vanádium titánötvözetből álló, 550-600 fokos maximális üzemi hőmérséklet és az újonnan kifejlesztett titán-alumínium (TiAl) ötvözet, a maximális üzemi hőmérséklet 1040 fokra emelkedett. A rozsdamentes acél helyett a titánötvözet a nagynyomású kompresszortárcsa és a penge gyártásához csökkentheti a szerkezet súlyát. A repülőgépek 4% üzemanyagot takaríthatnak meg minden 10% súlycsökkenéssel. Rakéták esetében minden 1 kg súlycsökkentés után 15 km-rel növelhető a hatótáv.
Titánötvözetek 3C alkalmazásai
Jelenleg a mobiltelefonok által képviselt szórakoztatóelektronikai ipar nagyon "involúciós" állapotban van, a gyártók vezetője titánötvözetek kölcsönvételében reménykedik, hogy javítsa a termék prémium kapacitását.

A Huawei, az Apple, a Xiaomi, a Honor és sok más telefon importálta az anyagot. Az Apple megkezdte az Ultra sorozatú órák titán tokjainak szabványosítását, és az újonnan kiadott iPhone 15-öt, amelyből a Pro verzió új titán testet használ, így lett az Apple első olyan mobiltelefonja, amely repülési minőségű titánt használ; A Huawei titán anyagokat használt a 2022-ben kiadott MateXs2 összecsukható képernyős mobiltelefon szerkezeti részeiben, a Watch4Pro esetében pedig titán előlapokat; Glory Az október 12-én megjelent könnyű és vékony, nagy belső összecsukható zászlóshajó, Glory MagicVs2 telefon innovatív anyagokat, például Lupine titán zsanérokat használ; Xiaomi 14 új gép, a legmagasabb árú 14Pro titán verzió.
A hírek szerint a Samsung titánötvözet középső keretet fog használni a GalaxyS24Ultra-n, a középső keretrész hasonló az iPhone15Pro eredeti titán színsémájához.

Összességében a nagy fajlagos szilárdságú és könnyű előnyökkel rendelkező titánötvözet fontos ok, ami miatt a fogyasztói elektronikai termékek könnyebbek lehetnek, és a fogyasztói élmény kényelmesebb lesz.
A titánötvözet feldolgozási jellemzőinek elemzése
Először is, a titánötvözet hővezető képessége alacsony, az acélnak csak 1/4-e, alumíniumnak 1/13, réznek 1/25, a vágási zóna lassú hőelvezetése miatt, ami nem segíti elő a hőegyensúlyt, a vágási folyamatban, a hőelvezetés és a hűtőhatás nagyon gyenge, könnyen magas hőmérsékletet alakít ki a vágási zónában, az alkatrészek deformációja a feldolgozás után visszapattan, ami megnövekedett nyomatékot eredményez a vágószerszámon, az élen a gyors kopás szélétől a tartósság csökken.
Másodszor, a titánötvözet alacsony hővezető képessége, így a vágókésben a kis terület közelében felhalmozódott vágási hő nem könnyen terjeszthető, az elülső felület súrlódása nő, nem könnyű forgácsolni, a vágási hő nem könnyű terjeszteni, felgyorsítani a szerszámkopást. Végül a titánötvözet kémiai aktivitása magas, a magas hőmérsékleten történő feldolgozás könnyen reagál a vágószerszám anyagával, feloldódás, diffúzió képződik, ami ragadós kést, égő kést, törött kést és egyéb jelenségeket eredményez.
A megmunkáló központ megmunkálási titánötvözet jellemzői
A megmunkáló központok egyszerre több alkatrészt is feldolgozhatnak a termelés hatékonyságának javítása érdekében. Javítsa az alkatrészek megmunkálási pontosságát, a termék jó konzisztenciáját. A megmunkáló központ szerszámkompenzációs funkcióval rendelkezik, amely képes elérni magának a gépnek a megmunkálási pontosságát. Az alkalmazkodóképesség és a nagyobb rugalmasság széles skálája létezik, mint például ennek az alkatrésznek az ívfeldolgozása, letörése és átmeneti filézése, amelyek egy gép multifunkcionalitását valósíthatják meg. A megmunkáló központ lehet marás, fúrás, fúrás, menetfúrás és egy sor feldolgozás. A gyártási ütemterv ellenőrzésére pontos költségszámítás végezhető. Nincs szükség speciális szerelvényekre, sok költségalapot takarít meg, lerövidíti a gyártási ciklust. Jelentősen csökkenti a dolgozók munkaintenzitását. Többtengelyes feldolgozás lehetséges UG-vel és más feldolgozó szoftverekkel.
Szerszámok és hűtőfolyadék anyagok kiválasztása
1. A szerszámanyag kiválasztásának meg kell felelnie a következő követelményeknek
Elegendő keménység, a szerszám keménységének sokkal nagyobbnak kell lennie, mint a titánötvözet keménysége.
Elegendő szilárdság és szívósság a titánötvözet vágószerszámának köszönhetően, amikor nagy nyomatéknak és vágóerőnek van kitéve, ezért elegendő szilárdságnak és szívósságnak kell lennie.
Elegendő kopásállóság a titánötvözet szívóssága miatt, a megmunkálási vágóél éles legyen, így a szerszám anyagának megfelelő kopásállósággal kell rendelkeznie, hogy csökkentse a munkakeményedést. Ez a legfontosabb paraméter a titánötvözetek megmunkálásához szükséges szerszámok kiválasztásánál.
A vágószerszámok anyagai és a titánötvözet affinitása gyenge a titánötvözet magas kémiai aktivitása miatt, így elkerülhető a vágószerszámok anyagának kialakulása és a titánötvözet feloldódása, az ötvözetbe való diffúzió, ami a kés tapadását, az égő kés jelenségét eredményezi. Miután a hazai, általánosan használt vágószerszám-anyagok és a külföldi vágószerszám-anyagok a teszthez azt mutatják, hogy a magas kobaltvágószerszám-hatás használata ideális, a kobalt fő szerepe erősítheti a másodlagos keményítő hatást, javíthatja a keménységet és a keménységet hőkezelés után, és ugyanakkor nagy szívóssággal, kopásállósággal és jó hőelvezetéssel rendelkezik.
2. Maró geometriai paraméterei
A titánötvözet megmunkálási jellemzői meghatározzák a vágó és a hagyományos szerszám geometriai paramétereit, nagy különbség van. A csavarvonal szöge válasszon kisebb spirál emelkedési szöget, megnő a forgácseltávolító horony, egyszerű forgácseltávolítás, gyors hőelvezetés, de csökkenti a vágási ellenállást is a vágási folyamatban. Az elülső szögű vágóél éles, gyorsan vág, kerülje, hogy a titánötvözet túl sok vágási hőt termeljen, hogy elkerülje a másodlagos keményedést. A hátsó szög csökkenti a vágóél kopási sebességét, megkönnyíti a hőelvezetést és nagymértékben javítja a tartósságot.

3. Vágási paraméterek kiválasztása
A titánötvözet megmunkálásánál alacsonyabb forgácsolási sebességet, megfelelően nagy előtolást, ésszerű vágási mélységet és simító térfogatot kell választani, a hűtés elegendő. Vágási sebesség vc {{0}} ~ 50m/perc, előtolás előtolásnál nagyobb előtolás, simításnál és félsimításnál mérsékelt előtolás. A vágási mélység ap=1/3d megfelelő, a titánötvözet affinitása jó, a forgács eltávolítása nehéz, a vágási mélység túl nagy, szerszámbetapadást, égést, törés jelenséget okoz. Kidolgozási ráhagyás mérsékelt titánötvözet felületi keményedési réteg körülbelül 0,1 ~ 0,15 mm, a ráhagyás túl kicsi, a kés éle vágás az edzett rétegen, a szerszám könnyen viselhető, kerülni kell a megkeményedett feldolgozási réteget, de a vágási ráhagyás ne legyen túl nagy.
4. Hűtőfolyadék
A titánötvözet feldolgozásánál a legjobb, ha nem használunk klórtartalmú hűtőfolyadékot, hogy elkerüljük a mérgező anyagok képződését és a hidrogén ridegségét, de a titánötvözet magas hőmérsékletű feszültségkorróziós repedését is. Szintetikus vízoldható emulziót válassz, hűtőfolyadékkal is önkompatibilis. A feldolgozási hűtőfolyadék vágása az elegendő, a hűtőfolyadék keringési sebességének gyorsnak, a vágófolyadék áramlásának és nyomásának nagynak kell lennie, a megmunkáló központok speciális hűtőfúvókákkal vannak felszerelve, mindaddig, amíg a beállítási figyelem képes lesz elérni a kívánt eredményt.