Ταξινόμηση καθαρού τιτανίου και κραμάτων τιτανίου κατά κύριες εφαρμογές

Το τιτάνιο είναι ένα σημαντικό δομικό μέταλλο που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1950. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς λόγω της υψηλής αντοχής, της καλής αντοχής στη διάβρωση και της αντοχής στη θερμότητα. Πολλές χώρες στον κόσμο έχουν αναγνωρίσει τη σημασία των υλικών από κράμα τιτανίου και τη διαδοχική έρευνα και ανάπτυξη υλικών από κράμα τιτανίου και έχουν εφαρμόσει στην πράξη. Από τη δεκαετία του 1950 έως τη δεκαετία του 1960, τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως στην ανάπτυξη ατράκτου από κράμα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας της δομής του κινητήρα του αεροσκάφους, η δεκαετία του 1970 ενέπνευσε μια σειρά από κράματα τιτανίου και από τη δεκαετία του 1980, τα κράματα τιτανίου και τα κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής έχουν αναπτυχθεί περαιτέρω . Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών κινητήρων αεροσκαφών, ακολουθούμενα από πυραύλους, πυραύλους και δομικά μέρη αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας.

Το τιτάνιο είναι ένα αλλοτροπικό ισομερές, σημείο τήξης 1668 μοίρες, σε λιγότερο από 882 βαθμούς ήταν μια πυκνή σειρά εξαγωνικής δομής πλέγματος, γνωστή ως τιτάνιο. 882 μοίρες με δομή κυβικού πλέγματος με κέντρο το σώμα, γνωστή ως τιτάνιο. Για τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των δύο παραπάνω δομών τιτανίου, προσθέστε τα κατάλληλα στοιχεία κράματος, αλλάξτε σταδιακά τη θερμοκρασία μετάβασης φάσης και το περιεχόμενο φάσης, για να αποκτήσετε διαφορετική μικροδομή του κράματος τιτανίου (κράμα τιτανίου). Σε θερμοκρασία δωματίου, τα κράματα τιτανίου έχουν τρεις τύπους οργάνωσης μήτρας και τα κράματα τιτανίου ταξινομούνται στους ακόλουθους τρεις τύπους: -κράματα, ( + ) κράματα και -κράματα. Η Κίνα αντιπροσωπεύεται από TA, TC και TB αντίστοιχα.

Άλφα κράμα τιτανίου

Είναι ένα μονοφασικό κράμα που αποτελείται από στερεά διαλύματα άλφα φάσης. Είναι μια φάση σε γενικές και υψηλότερες θερμοκρασίες εφαρμογής. Η μικροδομή είναι σταθερή, η αντίσταση στη φθορά είναι υψηλότερη από το καθαρό τιτάνιο και η αντίσταση στην οξείδωση είναι ισχυρή. Μπορεί ακόμα να διατηρήσει την αντοχή και την αντίσταση ερπυσμού σε 500-600 βαθμό , αλλά δεν μπορεί να ενισχυθεί με θερμική επεξεργασία και η θερμοκρασία δωματίου δεν είναι υψηλή.

Κράμα τιτανίου

Αποτελείται από μονοφασικό στερεό διάλυμα κράματος φάσης, κράμα τιτανίου (3) χωρίς θερμική επεξεργασία που έχει υψηλή αντοχή, σβησμένο και παλαιωμένο κράμα ενισχύεται περαιτέρω, η αντοχή σε θερμοκρασία δωματίου 1372 ~ 1666MPa. αλλά κακή θερμική σταθερότητα, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες.

+ Κράμα τιτανίου

Είναι ένα κράμα διπλής όψης με καλή συνολική απόδοση, σταθερή οργάνωση, καλή σκληρότητα, πλαστικότητα και ιδιότητες παραμόρφωσης, καλή δυνατότητα επεξεργασίας θερμής πίεσης, που μπορεί να κάνει το κράμα να σβήνει και να δυναμώνει τη γήρανση. Μετά τη θερμική επεξεργασία, η αντοχή αυξάνεται κατά 50% σε 100 από την κατάσταση ανόπτησης. αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασία 400 μοιρών έως 500 μοίρες, τα κράματα τιτανίου έχουν καλή θερμική σταθερότητα.

Τα τρία πιο συχνά χρησιμοποιούμενα κράματα τιτανίου είναι -κράμα τιτανίου και + -κράμα τιτανίου. -το κράμα τιτανίου έχει την καλύτερη δυνατότητα κοπής και μηχανικής επεξεργασίας, + -το κράμα τιτανίου είναι το επόμενο καλύτερο και -το κράμα τιτανίου είναι το χειρότερο. -το κράμα τιτανίου είναι TA, -το κράμα τιτανίου είναι TB και το + -κράμα τιτανίου είναι TC.

Τα κράματα τιτανίου μπορούν να χωριστούν σε κράματα ανθεκτικά στη θερμότητα, κράματα υψηλής αντοχής, κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση (τιτάνιο-μολυβδαίνιο, κράματα τιτανίου-παλλαδίου, κ.λπ.), κράματα χαμηλής θερμοκρασίας και κράματα ειδικής λειτουργίας (αποθήκευση υδρογόνου τιτανίου-σιδήρου υλικά και κράματα μνήμης τιτανίου-νικελίου). Η σύνθεση και οι ιδιότητες των τυπικών κραμάτων φαίνονται στον πίνακα.

Η σύνθεση φάσης και η μικροδομή των θερμικά επεξεργασμένων κραμάτων τιτανίου μπορούν να ληφθούν ρυθμίζοντας τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας. Η γενικά λεπτή ισομετρική οργάνωση έχει πλαστικότητα, θερμική σταθερότητα και καλή αντοχή στην κόπωση. αντοχή σε θραύση ερπυσμού, υψηλή αντοχή ερπυσμού και σκληρότητα θραύσης δομής που μοιάζει με βελόνα. Η μικτή ισομετρική και βελονοειδής δομή έχει καλή συνολική απόδοση.

Το κράμα τιτανίου έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής αντοχής, χαμηλής πυκνότητας, καλών μηχανικών ιδιοτήτων, καλής σκληρότητας, καλής αντοχής στη διάβρωση. Επιπλέον, η απόδοση της διαδικασίας κράματος τιτανίου είναι κακή, δυσκολίες επεξεργασίας. Είναι εύκολο να απορροφήσει το υδρογόνο, το άζωτο, τον άνθρακα και άλλες ακαθαρσίες κατά τη διάρκεια της θερμής επεξεργασίας. Και η αντοχή στη φθορά είναι κακή, η διαδικασία παραγωγής είναι πολύπλοκη. Η βιομηχανική παραγωγή τιτανίου ξεκίνησε το 1948 και η ανάπτυξη της αεροπορικής βιομηχανίας απαιτεί η βιομηχανία τιτανίου να αναπτύσσεται με μέσο ετήσιο ρυθμό περίπου 8%. Η ετήσια παραγωγή υλικών επεξεργασίας κράματος τιτανίου έχει φτάσει περισσότερους από 4 τόνους, έχει παραγάγει σχεδόν 30 ποιότητες υλικών από κράμα τιτανίου. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα τιτανίου είναι Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5), Al-2.5Sn (TA7) και βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο (TA1, ΤΑ2 και ΤΑ3).

Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών κινητήρων αεροσκαφών, ακολουθούμενα από δομικά μέρη για πυραύλους, πυραύλους και αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας. στα μέσα-1960, το τιτάνιο και τα κράματά του χρησιμοποιήθηκαν στη γενική βιομηχανία για την παραγωγή ηλεκτροδίων για τη βιομηχανία ηλεκτρόλυσης, συμπυκνωτών για σταθμούς παραγωγής ενέργειας, θερμαντήρες για διυλιστήρια πετρελαίου και αφαλάτωση θαλασσινού νερού καθώς και για συσκευές ελέγχου της περιβαλλοντικής ρύπανσης, μεταξύ άλλες εφαρμογές. Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν γίνει ένα ανθεκτικό στη διάβρωση δομικό υλικό. Επιπλέον, χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή υλικών αποθήκευσης υδρογόνου και τη διαμόρφωση κραμάτων μνήμης.

Η Κίνα ξεκίνησε την έρευνα για το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου το 1956 και στα μέσα-1960τα κράματα τιτανίου βιομηχανοποιήθηκαν και κατασκευάζονταν κράματα TB2.

Το κράμα τιτανίου είναι ένας νέος τύπος σημαντικού δομικού υλικού που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία, η αντοχή και η αναλογία θερμοκρασίας μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα, αλουμινίου, χάλυβα υψηλής αντοχής αλλά έχει επίσης εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και απόδοση χαμηλής θερμοκρασίας. 1950, οι Ηνωμένες Πολιτείες για πρώτη φορά στο μαχητικό-βομβαρδιστικό F-84 ως οπίσθια άτρακτο θερμικές ασπίδες, παρμπρίζ, κάλυμμα ουράς και άλλα μη φέροντα μέρη. Τη δεκαετία του 1960, η Kay άρχισε να χρησιμοποιεί εξαρτήματα από κράμα τιτανίου από το πίσω μέρος της ατράκτου στη μεσαία μεταφορά της ατράκτου και να αντικαθιστά εν μέρει τον δομικό χάλυβα για την κατασκευή διαφραγμάτων, δοκών, πτερυγίων, ολισθητήρες και άλλα σημαντικά φέροντα μέρη. Η ποσότητα του κράματος τιτανίου που χρησιμοποιείται στα στρατιωτικά αεροσκάφη έχει αυξηθεί γρήγορα, φτάνοντας το 20% έως 25% του βάρους της δομής του αεροσκάφους. Από τη δεκαετία του 1970, τα πολιτικά αεροσκάφη άρχισαν να χρησιμοποιούν κράμα τιτανίου σε μεγάλες ποσότητες, όπως η περιεκτικότητα του αεροσκάφους Boeing 747 σε τιτάνιο άνω των 3640 κιλών. Αριθμός Mach μεγαλύτερος από 2,5 αεροσκάφη χρησιμοποιούν κυρίως τιτάνιο για να αντικαταστήσουν τον χάλυβα για να μειώσουν το δομικό βάρος. Για παράδειγμα, το αμερικανικό αεροσκάφος αναγνώρισης υψηλής ταχύτητας SR{14}} μεγάλου ύψους (πτήση Mach No. 3, ύψος πτήσης 26.212 μέτρα), το τιτάνιο αντιπροσώπευε το 93% του βάρους της δομής του αεροσκάφους, γνωστό ως το αεροσκάφος «όλα τιτανίου». Όταν η αναλογία ώθησης προς βάρος του κινητήρα του αεροσκάφους αυξήθηκε από 4 σε 6 σε 8 σε 10, η θερμοκρασία εξόδου του συμπιεστή αυξήθηκε αντίστοιχα από 200 σε 300 μοίρες σε 500 έως 600 μοίρες, το πρωτότυπο ήταν κατασκευασμένο από δίσκο και λεπίδα συμπιεστή χαμηλής πίεσης αλουμινίου πρέπει να είναι κράμα τιτανίου, κράμα τιτανίου ή ανοξείδωτος χάλυβας αντί για δίσκο και λεπίδα συμπιεστή υψηλής πίεσης. Για να μειώσετε το βάρος της δομής. Δεκαετία του '70, η ποσότητα του κράματος τιτανίου στον κινητήρα της αεροπορίας αντιπροσώπευε γενικά το 20% ~ 30% του συνολικού βάρους της δομής, που χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή εξαρτημάτων υπό πίεση, όπως ανεμιστήρας τιτανίου και δίσκος και λεπίδα πεπιεσμένου αέρα, χύτευση τιτανίου διαστημόπλοιο που χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή ποικιλίας υψηλής αντοχής, αντοχής στη διάβρωση, αντοχής σε χαμηλή θερμοκρασία κράματος τιτανίου για την κατασκευή ποικιλίας δοχείων πίεσης, δεξαμενών καυσίμου, συνδετήρων, επιδέσμων, πλαισίων οργάνων και κελυφών πυραύλων. Η κύρια χρήση του κράματος τιτανίου είναι η κατασκευή διαφόρων δοχείων πίεσης, δεξαμενών καυσίμων, συνδετήρων, επιδέσμων, πλαισίων οργάνων και περιβλημάτων πυραύλων. Οι δορυφόροι της τεχνητής Γης, η μονάδα προσγείωσης σε φεγγάρι, το επανδρωμένο διαστημόπλοιο και το διαστημικό λεωφορείο χρησιμοποιούν επίσης εξαρτήματα συγκόλλησης πλακών από κράμα τιτανίου.