Kucie części ze stopu tytanu lotniczego

Tytan jest ważnym metalem konstrukcyjnym opracowanym w latach pięćdziesiątych XX wieku, a stopy tytanu są szeroko stosowane w różnych dziedzinach ze względu na ich wysoką wytrzymałość, dobrą odporność na korozję i wysoką odporność na ciepło. Wiele krajów na świecie uznało znaczenie materiałów ze stopów tytanu, badania i rozwój jego kolejnych i praktycznych zastosowań.

W latach pięćdziesiątych do sześćdziesiątych XX wieku główny rozwój wysokotemperaturowe stopy tytanu do silników lotniczych i konstrukcyjnych stopów tytanu do płatowców, w latach 1970. XX wieku opracowano szereg odpornych na korozję stopów tytanu, a od lat 1980. XX wieku dalej rozwijano odporne na korozję stopy tytanu i stopy tytanu o wysokiej wytrzymałości. Stopy tytanu są wykorzystywane głównie do produkcji elementów sprężarek silników lotniczych, a następnie elementów konstrukcyjnych rakiet, pocisków i szybkich samolotów.

Tytan jest izomerem o temperaturze topnienia 1668°C. Poniżej 882°C ma gęstą sześciokątną strukturę sieciową, zwaną α-tytanem; powyżej 882 ° C ma sześcienną strukturę sieciową skoncentrowaną na ciele, zwaną β-tytanem. Wykorzystując powyższe dwie cechy strukturalne tytanu, dodaj odpowiednie pierwiastki stopowe, aby jego temperatura przemiany fazowej i zawartość faz stopniowo się zmieniały i uzyskują różne organizacje stopów tytanu (stopy tytanu). W temperaturze pokojowej stopy tytanu mają trzy rodzaje organizacji osnowy, a stopy tytanu dzielą się na trzy kategorie: stop α, stop (α + β) i stop β. W Chinach są one wyrażane odpowiednio jako TA, TC i TB.

Stop alfa-tytanu jest stopem jednofazowym składającym się ze stałego roztworu fazy α, niezależnie od tego, czy w temperaturze ogólnej, czy w wyższej rzeczywistej temperaturze aplikacji, jest fazą α, o stabilnej organizacji, wyższej odporności na zużycie niż czysty tytan i dużej odporności na utlenianie. W temperaturze 500 ~ 600 ℃ nadal zachowuje swoją wytrzymałość i odporność na pełzanie, ale nie można go poddać obróbce cieplnej w celu wzmocnienia, wytrzymałość w temperaturze pokojowej nie jest wysoka.

Stop tytanu β jest stopem jednofazowym złożonym ze stałego roztworu fazy β, stop tytanu bez obróbki cieplnej ma wysoką wytrzymałość, a hartowanie, starzenie się stopu jest dodatkowo wzmacniane, z wytrzymałością w temperaturze pokojowej do 1372 ~ 1666 MPa; ale stabilność termiczna jest słaba, nie nadaje się do stosowania w wysokich temperaturach.

Stop tytanu α + β jest stopem dupleksowym o dobrej ogólnej wydajności, dobrej stabilności organizacyjnej, dobrej ciągliwości, plastyczności i właściwościach odkształcania w wysokiej temperaturze, może być lepszy do obróbki na gorąco, hartowania i starzenia w celu wzmocnienia stopu. Wytrzymałość po obróbce cieplnej jest o około 50% do 100% wyższa niż w stanie wyżarzonym; wytrzymałość na wysokie temperatury, może pracować w temperaturze 400 ~ 500 ℃ przez długi czas, a jego stabilność termiczna ustępuje stopowi alfa tytanu.

Najpopularniejszym z trzech stopów tytanu jest stop tytanu α i stop tytanu α + β; Stop tytanu α ma najlepszą skrawalność, stop tytanu α + β jest drugi, stop tytanu β jest najgorszy. stop tytanu α kod TA, stop tytanu β kod TB, stop tytanu α + β kod TC.

Stopy tytanu można podzielić na stopy żaroodporne, stopy o wysokiej wytrzymałości, stopy odporne na korozję (stopy tytanowo-molibdenowe, stopy tytanowo-palladowe itp.), Stopy niskotemperaturowe i stopy specjalne funkcjonalne (materiały magazynujące wodór tytanowo-żelazowe i stopy tytanowo-niklowe z pamięcią). Skład i właściwości typowych stopów przedstawiono w tabeli.

Stopy tytanu poddane obróbce cieplnej mogą mieć różne składy fazowe i organizacje poprzez dostosowanie procesu obróbki cieplnej. Powszechnie uważa się, że drobna organizacja równoosiowa ma lepszą plastyczność, stabilność termiczną i wytrzymałość zmęczeniową; organizacja przypominająca igłę ma wyższą wytrzymałość, wytrzymałość na pełzanie i odporność na pękanie; mieszana organizacja równoosiowa i igłowa ma lepszą ogólną wydajność.

Stopy tytanu mają wysoką wytrzymałość i niską gęstość, dobre właściwości mechaniczne, dobrą udarność i odporność na korozję. Ponadto, wydajność procesu stopu tytanu jest słaba, a cięcie i trudności w obróbce, w obróbce na gorąco, bardzo łatwo wchłaniają zanieczyszczenia, takie jak wodór, tlen, azot i węgiel. Istnieją również słabe właściwości przeciwzużyciowe, proces produkcji jest złożony. Przemysłową produkcję tytanu rozpoczęto w 1948 roku. Potrzeba rozwoju przemysłu lotniczego, przemysłu tytanowego do średniorocznego tempa wzrostu około 8%. Roczna produkcja materiału do obróbki stopu tytanu na świecie osiągnęła ponad 40,000 30 ton, a istnieje prawie 6 rodzajów stopów tytanu. Najszerzej stosowane stopy tytanu to Ti-4Al-4V (TC5), Ti-2.5) Al-7Sn (TA1) oraz przemysłowy czysty tytan (TA2, TA3 i TAXNUMX).