Ανάπτυξη και εφαρμογή κραμάτων τιτανίου

Το κράμα τιτανίου, με τις μοναδικές φυσικές και χημικές του ιδιότητες, έχει γίνει απαραίτητο υλικό σε πολλούς τομείς όπως η αεροπορία, η αεροδιαστημική, η αυτοκινητοβιομηχανία, η χημική και η ιατρική. Από τα αρχικά κράματα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας μέχρι τα σημερινά ιατρικά κράματα τιτανίου, η ανάπτυξη και η εφαρμογή των κραμάτων τιτανίου συνεχίζουν να κάνουν νέες ανακαλύψεις.
I. Ανακάλυψη σε κράματα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας
Το πρώτο επιτυχώς αναπτυγμένο κράμα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας στον κόσμο είναι το Ti-6Al-4V, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασίες έως 300-350 βαθμούς . Στη συνέχεια, με την πρόοδο της τεχνολογίας, εισήχθησαν κράματα τιτανίου υψηλότερης θερμοκρασίας, όπως IMI550, BT3-1 και άλλα κράματα που χρησιμοποιούν θερμοκρασία έως 400 βαθμούς, ενώ IMI679, IMI685, Ti-6246, Ti{ {10}} και άλλα κράματα μπορεί να είναι σε 450-500 βαθμούς υψηλή θερμοκρασία και σταθερή εργασία. Προς το παρόν, τα νέα κράματα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας που έχουν εφαρμοστεί σε κινητήρες αεροσκαφών περιλαμβάνουν κράματα IMI829 και IMI834 του Ηνωμένου Βασιλείου, κράματα Ti{15}} των Ηνωμένων Πολιτειών και κράματα BT18Y και BT36 της Ρωσίας.
Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η χρήση της θερμοκρασίας κράματος τιτανίου, οι ξένες χώρες χρησιμοποιούν ενεργά τεχνολογία ταχείας στερεοποίησης/μεταλλουργίας σκόνης, σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες ή σωματίδια και άλλες νέες τεχνολογίες για την ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου που μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές θερμοκρασίες άνω των 650 βαθμών. Για παράδειγμα, η αμερικανική εταιρεία McDonnell Douglas έχει αναπτύξει με επιτυχία ένα υψηλής καθαρότητας, υψηλής πυκνότητας κράμα τιτανίου χρησιμοποιώντας τεχνολογία ταχείας στερεοποίησης/μεταλλουργίας σκόνης, η οποία εξακολουθεί να διατηρεί εξαιρετική αντοχή στους 760 βαθμούς.

Δεύτερον, η άνοδος του κράματος τιτανίου που βασίζεται σε ένωση αλουμινίου τιτανίου
Κράματα τιτανίου με βάση την ένωση αλουμινίου τιτανίου, όπως οι διαμεταλλικές ενώσεις Ti3Al (2) και TiAl ( ), με τις επιδόσεις σε υψηλή θερμοκρασία, την αντοχή στην οξείδωση, την αντίσταση ερπυσμού και το μικρό βάρος κ.λπ., για να γίνουν το μέλλον των αεροκινητήρων και των αεροσκαφών δομικά στοιχεία ανταγωνιστικά υλικά. Επί του παρόντος, υπάρχουν κράματα τιτανίου με βάση το Ti3Al, όπως Ti-21Nb-14Al και Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo, τα οποία έχουν ξεκινήσει μαζική παραγωγή στις Ηνωμένες Πολιτείες. Και τα κράματα τιτανίου με βάση το TiAl ( ), όπως το TAl-(1-10)M (at.%), έχουν επίσης λάβει ευρεία προσοχή λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους.
Τρίτον, η ανάπτυξη κράματος τιτανίου τύπου
Τα κράματα τιτανίου τύπου χαρακτηρίζονται από καλή απόδοση θερμής και κρύας επεξεργασίας, εύκολη σφυρηλάτηση, έλαση και συγκόλληση και είναι σημαντικά υλικά στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και άλλους τομείς. Τα κράματα τιτανίου αντιπροσωπευτικού τύπου περιλαμβάνουν Ti1023, Ti153, 21S, κ.λπ., τα οποία όχι μόνο έχουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες και περιβαλλοντική αντίσταση, αλλά έχουν επίσης υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και άλλα χαρακτηριστικά.
Τέταρτον, η καινοτομία του ιατρικού κράματος τιτανίου
Το τιτάνιο είναι μη τοξικό, ελαφρύ, υψηλής αντοχής και έχει εξαιρετική βιοσυμβατότητα, είναι ιδανικό μεταλλικό υλικό για ιατρική χρήση. Προς το παρόν, το κράμα Ti-6Al-4v ELI χρησιμοποιείται ευρέως στον ιατρικό τομέα, αλλά η πιθανή κατακρήμνιση ιόντων βαναδίου και αλουμινίου στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να προκαλέσει βλάβη έχει προκαλέσει την ανησυχία της ιατρικής κοινότητας . Για το λόγο αυτό, αναπτύσσονται ενεργά κράματα τιτανίου χωρίς αλουμίνιο, χωρίς βανάδιο, βιοσυμβατά. Για παράδειγμα, η Ιαπωνία έχει αναπτύξει μια σειρά από + κράματα τιτανίου και κράματα τιτανίου με εξαιρετική βιοσυμβατότητα, τα οποία αναμένεται να αντικαταστήσουν τα κράματα Ti-6Al-4V ELI στο μέλλον και να γίνουν τα κύρια υλικά για ιατρικά εμφυτεύματα .