Haladás a titánötvözetek fejlesztésében

A titán, titánötvözetek és titánvegyületek kiváló tulajdonságai miatt sürgős szükség van rájuk. A magas előállítási költségek azonban korlátozták alkalmazásukat.

Kiváló tulajdonságaik ellenére a titánötvözet alkatrészek még mindig messze vannak a titán és ötvözeteinek univerzális alkalmazásától, olyan problémák miatt, mint a magas árak, a rossz alakíthatóság és a rossz hegeszthetőség. Legyen szó a fém kezdeti olvasztásáról vagy az azt követő feldolgozásról, a titánötvözet ára sokkal magasabb, mint a többi fémé.

A titánötvözet közeli hálóformázó technológiájának, valamint az elektronsugaras hegesztésnek, plazmaívhegesztésnek, lézeres hegesztésnek és más modern hegesztési technológiának az elmúlt években történő fejlődésével a titánötvözet alakítási és hegesztési problémái már nem jelentik a titánötvözetek alkalmazását korlátozó kulcstényezőt, Az elmúlt években az országok alacsony költségű és nagy teljesítményű új típusú titánötvözetek kifejlesztésén dolgoznak, és arra törekszenek, hogy a titánötvözetek a polgári ipar területére váljanak, hatalmas piaci potenciállal. A titánötvözet anyagokkal kapcsolatos hazai és külföldi kutatások új előrehaladását elsősorban a következő szempontok tükrözik.

Magas hőmérsékletű titánötvözet

Az elmúlt években a külföldi országok gyors megszilárdulási / porkohászati ​​technológiát, szál- vagy részecskeerősítésű kompozit anyagokat alkalmaztak titánötvözetek kifejlesztésére, mint magas hőmérsékletű titánötvözetek fejlesztési irányaira, hogy a titánötvözetek felhasználása több mint 650 fokra növelhető legyen. hőfok. Az amerikai McDonnell Douglas Company sikeresen kifejlesztett egy nagy tisztaságú, nagy sűrűségű titánötvözetet gyors megszilárdulás/porkohászati ​​technológiával, amelynek 760 fokos szilárdsága megegyezik a szobahőmérsékleten használt jelenlegi titánötvözet szilárdságával.

Titán-alumínium keverék alapú titánötvözet

Az általános titánötvözetekkel, a nátrium-Ti3Al (2) és TiAl ( ) intermetallikus vegyületek alapú titán- és alumíniumvegyületekkel összehasonlítva a magas hőmérsékleti teljesítmény nagy előnye a jó (magas hőmérséklet, 816 és 982 fok), az oxidáció- és a kúszásállóság. és könnyű súlya (a nikkel alapú magas hőmérsékletű ötvözetek sűrűsége csak 1/2), ezek az előnyök teszik a repülőgép-hajtóművek és repülőgépek szerkezeti elemeinek jövőjévé versenyképes anyaggal. Anyag.

Nagy szilárdságú és nagy szilárdságú titánötvözet

A korai típusú titánötvözet az amerikai Crucible cég által kifejlesztett B120VCA ötvözet (Ti-13v-11Cr-3Al) a középső{1}}. -típusú titánötvözetek jó meleg- és hidegmegmunkálási tulajdonságokkal rendelkeznek, könnyen kovácsolhatók, hengerelhetők, hegeszthetők, szilárd oldatok lehetnek - öregedéskezelés a magas mechanikai tulajdonságok, a jó környezeti ellenállás és a jó mérkőzés szilárdsága és törési szívóssága érdekében. Új, nagy szilárdságú és nagy szilárdságú titánötvözetek A következő típusok képviselői:

A Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), a 30CrMnSiA nagyszilárdságú szerkezeti acélban általánosan használt ötvözet- és repülőgépszerkezeti komponensek teljesítménye a kiváló kovácsolási teljesítményhez hasonlítható;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), az ötvözet hidegmegmunkálási teljesítménye jobb, mint az ipari tiszta titáné, és a szobahőmérsékletű szakítószilárdsága az öregedés után elérje az 1000 MPa-t;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), az ötvözet egy új típusú oxidációnak ellenálló, erős titánötvözet, amelyet a Timet Division fejlesztett ki. az US Titanium Metals Company jó oxidációállóságával, kiváló hideg-meleg megmunkálási tulajdonságaival, 0,064 mm vastagságú fóliák készíthetők;

Égésgátló titánötvözet

A hagyományos titánötvözetek hajlamosak bizonyos körülmények között égni, ami nagymértékben korlátozza alkalmazásukat. Erre a helyzetre tekintettel minden ország elindította az égésgátló titánötvözetek kutatását, és bizonyos áttöréseket ért el. Az Egyesült Államokban kifejlesztett Alloy c, folyamatos égésre érzéketlen égésgátló titánötvözet, amelyet az F119-es motorban használnak. A BTT-1 és BTT-3 az égésgátló titánötvözetek oroszországi fejlesztéséhez, Ti-Cu-Al ötvözetek, meglehetősen jó termikus deformációs folyamattal rendelkeznek, összetett alkatrészek készítésére használhatók.

Orvosi titán ötvözet

A titán nem mérgező, könnyű, nagy szilárdságú és kiváló biokompatibilitású, nagyon ideális orvosi fémanyag, emberi szervezetbe beültetett implantátumként használható. Jelenleg az orvostudományban széles körben használják a Ti-6Al-4v ELI ötvözetet. Ez utóbbi azonban nagyon kis mennyiségű vanádium- és alumíniumiont fog kicsapni, csökkentve a sejtek alkalmazkodóképességét, és károsíthatja az emberi szervezetet, ez a probléma régóta széles körben foglalkoztatja az orvosi közösséget. Az Egyesült Államokban már a {{3}s évek közepén elkezdtek alumínium-, vanádium-mentes, biológiailag kompatibilis titánötvözetek fejlesztését ortopédiai sebészet számára. Japán, az Egyesült Királyság és más országok szintén sok kutatómunkát végeztek ezen a területen, és új előrelépéseket tettek. Becslések szerint a közeljövőben az LU titánötvözet nagy szilárdsága, alacsony rugalmassági modulusa, valamint kiváló formázási és korrózióállósági tulajdonságai valószínűleg felváltják a Ti-6Al-4V-t. ELI ötvözet, amelyet széles körben használnak az orvostudományban.