Τι είδους ουσία είναι το τιτάνιο;

Τα κράματα τιτανίου μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με την οργάνωσή τους. (1 Τιτάνιο με στοιχεία αλουμινίου και κασσίτερου. 2 Τιτάνιο με στοιχεία κράματος όπως αλουμίνιο χρώμιο μολυβδαίνιο και βανάδιο.3 Τιτάνιο με στοιχεία όπως αλουμίνιο και βανάδιο.) Το κράμα τιτανίου έχει υψηλή αντοχή και χαμηλή πυκνότητα, καλές μηχανικές ιδιότητες, σκληρότητα και διάβρωση η αντίσταση είναι πολύ καλή. Επιπλέον: η απόδοση της διαδικασίας κράματος τιτανίου είναι κακή, δυσκολίες κοπής και επεξεργασίας. Στη θερμική επεξεργασία, απορροφάται πολύ εύκολα το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο, ο άνθρακας και άλλες ακαθαρσίες. Υπάρχει επίσης κακή αντοχή στη φθορά, η διαδικασία παραγωγής είναι πολύπλοκη. κράματα τιτανίου σε κράματα με βάση το τιτάνιο που αποτελούνται από άλλα στοιχεία. Η βιομηχανική παραγωγή τιτανίου ξεκίνησε το 1948. Η ανάπτυξη της αεροπορικής βιομηχανίας χρειάζεται, έτσι ώστε η βιομηχανία τιτανίου να έχει μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης περίπου 8 τοις εκατό. Προς το παρόν, η παγκόσμια ετήσια παραγωγή υλικών επεξεργασίας κράματος τιτανίου έχει φτάσει τους 40,000 τόνους κράματος τιτανίου ποιοτήτων σχεδόν 30 ειδών. Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα τιτανίου είναι το Ti-6Al{{1{0}}V (TC4), το Ti-5Al-2.5Sn (TA7) και το βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο (TA1, TA2 και TA3). Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών κινητήρων αεροσκαφών, ακολουθούμενα από δομικά μέρη για πυραύλους, πυραύλους και αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας. Στα μέσα{{{0}}, το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν χρησιμοποιηθεί γενικά βιομηχανικές εφαρμογές για την κατασκευή ηλεκτροδίων για τη βιομηχανία ηλεκτρόλυσης, συμπυκνωτές για σταθμούς παραγωγής ενέργειας, θερμαντήρες για διυλιστήρια πετρελαίου και αφαλάτωση θαλασσινού νερού καθώς και συσκευές ελέγχου της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν γίνει ένα ανθεκτικό στη διάβρωση δομικό υλικό. 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. Η βιομηχανική παραγωγή τιτανίου ξεκίνησε στα μέσα-1960 και αναπτύχθηκε το κράμα TB2. Χαρακτηριστικά Σε σύγκριση με άλλα μεταλλικά υλικά, τα κράματα τιτανίου έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: ① υψηλή ειδική αντοχή (αντοχή σε εφελκυσμό / πυκνότητα) (βλ. διάγραμμα), αντοχή σε εφελκυσμό έως 100 ~ 140kgf/mm2, ενώ η πυκνότητα μόνο 60% του χάλυβα. ② καλή αντοχή σε μεσαία θερμοκρασία, η χρήση της θερμοκρασίας από το κράμα αλουμινίου μερικές εκατοντάδες βαθμούς υψηλότερη, στη μέση της θερμοκρασίας μπορεί να διατηρήσει την απαιτούμενη αντοχή, μπορεί να είναι στη θερμοκρασία του 450-500 βαθμού μακροπρόθεσμη εργασία . ③ καλή αντοχή στη διάβρωση, η επιφάνεια του τιτανίου στην ατμόσφαιρα σχηματίζει αμέσως μια ομοιόμορφη και πυκνή μεμβράνη οξειδίου, την ικανότητα να αντιστέκεται σε μια ποικιλία από διάβρωση μέσων. Συνήθως το τιτάνιο έχει καλή αντοχή στη διάβρωση σε οξειδωτικά και ουδέτερα μέσα και η αντίσταση στη διάβρωση στο θαλασσινό νερό, το υγρό αέριο χλώριο και το διάλυμα χλωρίου είναι ακόμη καλύτερη. Αλλά σε αναγωγικά μέσα, όπως το υδροχλωρικό οξύ και άλλα διαλύματα, η αντίσταση στη διάβρωση του τιτανίου είναι χαμηλή. ④ καλή απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία, πολύ χαμηλό διάκενο κράμα τιτανίου, όπως TA7, σε -253 βαθμό μπορεί να διατηρήσει έναν ορισμένο βαθμό πλαστικότητας. ⑤ Χαμηλό μέτρο ελαστικότητας, μικρή θερμική αγωγιμότητα, μη σιδηρομαγνητικό. Στοιχεία κράματος Το τιτάνιο έχει δύο είδη ομοιογενών και ετερογενών κρυστάλλων: -τιτάνιο με πυκνή εξαγωνική δομή κάτω από 882 μοίρες και -τιτάνιο με κυβική δομή με κέντρο πάνω από 882 μοίρες. Τα στοιχεία κράματος ανάλογα με την επίδρασή τους στη θερμοκρασία μετάβασης φάσης μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: ① σταθεροποίηση της φάσης, για αύξηση της θερμοκρασίας μετάβασης φάσης των στοιχείων για τα στοιχεία σταθεροποίησης, αλουμίνιο, άνθρακας, οξυγόνο και άζωτο και ούτω καθεξής . Το αλουμίνιο είναι το κύριο στοιχείο κράματος του κράματος τιτανίου, το οποίο έχει προφανή αποτελέσματα στη βελτίωση της αντοχής του κράματος σε θερμοκρασία δωματίου και υψηλή θερμοκρασία, μειώνοντας το ειδικό βάρος και αυξάνοντας το μέτρο ελαστικότητας. ② Σταθεροποίηση της φάσης, μειώνει τη θερμοκρασία μετάβασης φάσης των στοιχείων για τα στοιχεία σταθεροποίησης και μπορεί να χωριστεί σε ομοκρυσταλλικό και ευτηκτικό τύπο δύο. Το πρώτο έχει μολυβδαίνιο, νιόβιο, βανάδιο κ.λπ. το τελευταίο έχει χρώμιο, μαγγάνιο, χαλκό, σίδηρο, πυρίτιο κ.λπ.. ③ Τα στοιχεία που έχουν μικρή επίδραση στη θερμοκρασία μετάβασης φάσης είναι ουδέτερα στοιχεία, όπως το ζιρκόνιο και ο κασσίτερος. Το οξυγόνο, το άζωτο, ο άνθρακας και το υδρογόνο είναι οι κύριες ακαθαρσίες στα κράματα τιτανίου. Το οξυγόνο και το άζωτο στη φάση έχουν μεγαλύτερη διαλυτότητα, το κράμα τιτανίου έχει σημαντική ενισχυτική δράση, αλλά η πλαστικότητα μειώνεται. Συνήθως ορίζεται ότι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο και άζωτο στο τιτάνιο είναι 0.{46}}.2% και 0.04-0.05% αντίστοιχα. Η διαλυτότητα του υδρογόνου στη φάση είναι πολύ μικρή, τα κράματα τιτανίου διαλυμένα σε περίσσεια υδρογόνου θα παράγουν υδρίδιο, έτσι ώστε το κράμα να γίνει εύθραυστο. Κανονικά, η περιεκτικότητα σε υδρογόνο στα κράματα τιτανίου ελέγχεται να είναι μικρότερη από 0,015%. Η διάλυση του υδρογόνου στο τιτάνιο είναι αναστρέψιμη και μπορεί να αφαιρεθεί με ανόπτηση υπό κενό. Κατηγορίες Τα κράματα τιτανίου μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με τη σύνθεση της φάσης: -κράματα, ( + ) κράματα και -κράματα, τα οποία εκφράζονται ως TA, TC και TB στην Κίνα αντίστοιχα. ① -τα κράματα περιέχουν μια ορισμένη ποσότητα στοιχείων σταθερής φάσης, η κατάσταση ισορροπίας αποτελείται κυρίως από -φάση. -Τα κράματα έχουν μικρό ειδικό βάρος, καλή θερμική αντοχή, καλή συγκολλησιμότητα και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, το μειονέκτημα της αντοχής σε θερμοκρασία δωματίου είναι χαμηλή, συνήθως χρησιμοποιούνται ως υλικά ανθεκτικά στη θερμότητα και ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά. -τα κράματα μπορούν να χωριστούν σε πλήρη{- -κράματα (TA7), κοντά- -κράματα (Ti{-8Al{-1Mo-1V) και σε μικρό αριθμό ενώσεις των κραμάτων (Ti-2.0%) και των κραμάτων (Ti-2.4%). (Ti-2.5Cu). ② ( + ) κράματα περιέχουν μια ορισμένη ποσότητα στοιχείων που σταθεροποιούν τις φάσεις και και σε ισορροπία το κράμα οργανώνεται στις φάσεις και. ( + ) το κράμα έχει μέτρια αντοχή και μπορεί να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία για ενίσχυση, αλλά η απόδοση συγκόλλησης είναι κακή. ( + ) χρησιμοποιούνται ευρέως κράματα, εκ των οποίων η παραγωγή κράματος Ti-6Al{-4V σε όλο το υλικό τιτανίου αντιπροσώπευε περισσότερο από το ήμισυ. ③ κράμα περιέχει μεγάλο αριθμό σταθερών στοιχείων φάσης, μπορεί να είναι φάση υψηλής θερμοκρασίας όλα διατηρούνται σε θερμοκρασία δωματίου. Τα κράματα μπορούν να χωριστούν σε κράματα που μπορούν να υποστούν θερμική επεξεργασία (υποσταθερά κράματα και σχεδόν υποσταθερά κράματα) και κράματα σταθεροποιημένα με θερμότητα. Τα θερμικά επεξεργασμένα κράματα έχουν εξαιρετική πλαστικότητα στην κατάσταση σβέσης και μπορούν να παλαιωθούν σε αντοχή εφελκυσμού 130-140 kgf/mm2. -Τα κράματα χρησιμοποιούνται συνήθως ως υλικά υψηλής αντοχής και σκληρότητας. Το μειονέκτημα είναι ότι η αναλογία μεγάλου, υψηλού κόστους, κακής απόδοσης συγκόλλησης, δυσκολιών κοπής και επεξεργασίας. 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, καθώς και κράματα ειδικής λειτουργίας (τιτάνιο - υδρογόνο σιδήρου υλικά αποθήκευσης και κράματα μνήμης τιτανίου - νικελίου) και ούτω καθεξής. Η σύνθεση και οι ιδιότητες των τυπικών κραμάτων φαίνονται στον πίνακα. Θερμική επεξεργασία Τα κράματα τιτανίου μπορούν να αποκτήσουν διαφορετικές συνθέσεις φάσεων και οργανώσεις προσαρμόζοντας τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας. Γενικά πιστεύεται ότι η λεπτή ισομετρική οργάνωση έχει καλύτερη πλαστικότητα, θερμική σταθερότητα και αντοχή σε κόπωση. Η οργάνωση που μοιάζει με βελόνα έχει υψηλότερη αντοχή αντοχής, δύναμη ερπυσμού και ανθεκτικότητα σε θραύση. Η μικτή ισομετρική και βελονοειδής οργάνωση έχει καλύτερη συνολική απόδοση. Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας είναι η ανόπτηση, η επεξεργασία με διάλυμα και η γήρανση. Η ανόπτηση είναι η εξάλειψη των εσωτερικών πιέσεων, η βελτίωση της πλαστικότητας και της οργανωτικής σταθερότητας, προκειμένου να επιτευχθεί καλύτερη συνολική απόδοση. Συνήθως η θερμοκρασία ανόπτησης κράματος και ( + ) κράματος επιλέγεται σε ( + ) - → σημείο μετάβασης φάσης κάτω από 120 ~ 200 μοίρες . Η επεξεργασία διαλύματος και γήρανσης προέρχεται από την περιοχή υψηλής θερμοκρασίας της γρήγορης ψύξης, προκειμένου να ληφθεί η φάση μαρτενσίτη ′ και η υποσταθερή φάση, και στη συνέχεια στην περιοχή μέσης θερμοκρασίας για να διατηρηθεί ζεστή έτσι ώστε η αποσύνθεση αυτών των υποσταθερών φάσεων , για να πάρει τη φάση ή ενώσεις όπως η λεπτή διασπορά της δεύτερης φάσης του σημείου, έτσι ώστε να γίνει το κράμα για την ενίσχυση του σκοπού. Συνήθως ( + ) σβήσιμο κράματος σε ( + ) - → σημείο μετάβασης φάσης κάτω από 40 ~ 100 μοίρες , υποσταθερό κράμα σβήσιμο σε ( + ) - → σημείο μετάβασης φάσης πάνω από 40 ~ 80 μοίρες . Η θερμοκρασία θεραπείας γήρανσης είναι γενικά 450-550 βαθμοί . Επιπλέον, για να ικανοποιηθούν οι ειδικές απαιτήσεις του τεμαχίου εργασίας, η βιομηχανία χρησιμοποιεί επίσης διπλή ανόπτηση, ισοθερμική ανόπτηση, θερμική επεξεργασία, θερμική επεξεργασία παραμόρφωσης και άλλες διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας μετάλλων.