Puhtaan titaanin ja titaaniseosten luokitus tärkeimpien sovellusten mukaan

Titaani on tärkeä rakennemetalli, joka kehitettiin 1950-luvulla. Titaaniseoksia käytetään laajasti eri aloilla niiden korkean lujuuden, hyvän korroosionkestävyyden ja lämmönkestävyyden vuoksi. Monet maailman maat ovat tunnustaneet titaaniseosmateriaalien merkityksen ja titaaniseosmateriaalien peräkkäisen tutkimuksen ja kehityksen ja soveltaneet niitä käytännössä. 1950-1960-luvulla titaaniseoksia käytetään pääasiassa korkean lämpötilan titaaniseoksesta valmistettujen lentokoneiden moottoreiden rungon kehittämisessä, 1970-luku inspiroi useita titaaniseoksia, ja 1980-luvulta lähtien titaaniseoksia ja lujia titaaneja on kehitetty edelleen. . Titaaniseoksia käytetään pääasiassa lentokoneiden moottorien kompressorin osien valmistukseen, jota seuraa raketteja, ohjuksia ja suurten nopeuksien lentokoneiden rakenneosia.

Titaani on allotrooppinen isomeeri, sulamispiste 1668 astetta, alle 882 asteessa oli tiheä rivi kuusikulmainen hilarakenne, joka tunnetaan nimellä titaani; 882 astetta vartalokeskeisellä hilarakenteella, joka tunnetaan nimellä titaani. Yllä olevien kahden titaanirakenteen eri ominaisuuksien vuoksi lisää sopivia seosaineita, muuta asteittain sen faasimuutoslämpötilaa ja faasisisältöä, jotta saadaan erilainen titaaniseoksen (titaaniseos) mikrorakenne. Huoneenlämpötilassa titaaniseoksilla on kolmen tyyppinen matriisiorganisaatio, ja titaaniseokset luokitellaan seuraaviin kolmeen tyyppiin: -seokset, (+)-lejeeringit ja -lejeeringit. Kiinaa edustavat TA, TC ja TB.

Alfa-titaaniseos

Se on yksivaiheinen metalliseos, joka koostuu alfa-faasikiinteistä liuoksista. Se on vaihe yleisissä ja korkeammissa käyttölämpötiloissa. Mikrorakenne on vakaa, kulutuskestävyys on korkeampi kuin puhdas titaani ja hapettumisenkestävyys on vahva. Se voi silti säilyttää lujuuden ja virumisensa 500-600 asteessa, mutta sitä ei voi vahvistaa lämpökäsittelyllä eikä huoneen lämpötila ole korkea.

Titaaniseos

Koostuu yksivaiheisesta metalliseoksesta -faasi kiinteästä liuoksesta, titaaniseoksesta (3) ilman lämpökäsittelyä, jolla on korkea lujuus, sammutettu ja vanhentunut seos vahvistetaan edelleen, huoneenlämpötilan vahvuus on 1372 ~ 1666 MPa; mutta huono lämmönkestävyys, ei tule käyttää korkeissa lämpötiloissa.

+ Titaaniseos

Se on dupleksiseos, jolla on hyvä kokonaisvaltainen suorituskyky, vakaa organisaatio, hyvä sitkeys, plastisuus ja muodonmuutosominaisuudet, hyvä kuumapaineprosessoitavuus, mikä voi tehdä seoksesta sammutuksen ja ikääntymisen vahvistumisen. Lämpökäsittelyn jälkeen lujuus kasvaa 50 %:lla 100:aan kuin hehkutettu tila; korkean lämpötilan lujuus, voi toimia pitkään lämpötilassa 400-500 astetta, titaaniseoksilla on hyvä lämmönkestävyys.

Kolme yleisimmin käytettyä titaaniseosta ovat -titaaniseos ja + -titaaniseos. -titaaniseoksella on paras leikkaus ja työstettävyys, + -titaaniseos on seuraavaksi paras ja -titaaniseos on huonoin. -titaaniseos on TA, -titaaniseos on TB ja + -titaaniseos on TC.

Titaaniseokset voidaan jakaa kuumuutta kestäviin seoksiin, suurilujuisiin seoksiin, korroosionkestäviin seoksiin (titaani-molybdeeni, titaani-palladiumlejeeringit jne.), matalan lämpötilan seoksiin ja erikoistoimintoihin (titaani-rauta vetyvarasto) materiaalit ja titaani-nikkeli-muistiseokset). Tyypillisten metalliseosten koostumus ja ominaisuudet on esitetty taulukossa.

Lämpökäsiteltyjen titaaniseosten faasikoostumus ja mikrorakenne saadaan säätämällä lämpökäsittelyprosessia. Yleisesti hienolla isometrisellä organisaatiolla on plastisuus, lämpöstabiilisuus ja hyvä väsymislujuus; neulamaisen rakenteen virumismurtolujuus, korkea virumislujuus ja murtolujuus; sekoitettu isometrinen ja neulamainen rakenne on hyvä yleinen suorituskyky.

Titaaniseoksella on etuja korkea lujuus, alhainen tiheys, hyvät mekaaniset ominaisuudet, hyvä sitkeys, hyvä korroosionkestävyys. Lisäksi titaaniseos prosessin suorituskyky on huono, käsittelyvaikeuksia. Se on helppo imeä vetyä, typpeä, hiiltä ja muita epäpuhtauksia kuuman käsittelyn aikana. Ja kulutuskestävyys on huono, tuotantoprosessi on monimutkainen. Titaanin teollinen tuotanto alkoi vuonna 1948, ja ilmailuteollisuuden kehitys edellyttää titaaniteollisuuden kasvua keskimäärin noin 8 % vuodessa. Titaaniseoksesta valmistettujen materiaalien vuotuinen tuotanto on saavuttanut yli 4 tonnia, ja se on tuottanut lähes 30 titaaniseosmateriaalien laatua. Yleisimmin käytetyt titaaniseokset ovat Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5), Al-2.5Sn (TA7) ja teollinen puhdas titaani (TA1, TA2 ja TA3).

Titaaniseoksia käytetään pääasiassa lentokoneiden moottorien kompressorin osien valmistukseen, jota seuraa rakettien, ohjusten ja suurten nopeuksien lentokoneiden rakenneosat. puolivälissä-1960 titaania ja sen seoksia on käytetty yleisessä teollisuudessa elektrolyysiteollisuuden elektrodien, voimalaitosten lauhduttimien, öljynjalostamoiden ja meriveden suolanpoiston lämmittimien sekä ympäristön saastumisen hallintalaitteiden valmistukseen. muut sovellukset. Titaanista ja sen seoksista on tullut korroosionkestävä rakennemateriaali. Lisäksi sitä käytetään myös vetyvarastomateriaalien ja muistiseosten muotoiluun.

Kiina aloitti titaanin ja titaaniseosten tutkimuksen vuonna 1956, ja -1960-luvun puolivälissä titaaniseoksia teollistettiin ja TB2-seoksia valmistettiin.

Titaaniseos on uudenlainen tärkeä rakennemateriaali, jota käytetään ilmailuteollisuudessa, sen lujuus- ja lämpötilasuhde alumiinin ja teräksen välillä, alumiinin, teräksen korkea lujuus, mutta sillä on myös erinomainen korroosionkestävyys ja suorituskyky alhaisissa lämpötiloissa. 1950, Yhdysvalloissa ensimmäistä kertaa F-84 hävittäjäpommikoneen takarungon lämpösuojat, tuulilasit, peräsuojus ja muut ei-kantavia osia. 1960-luvulla Kay alkoi käyttää titaaniseoksesta valmistettuja osia rungon takaosasta rungon keskisiirtoon ja korvasi osittain rakenneteräksen laipioiden, palkkien, läppien, liukumäkien ja muiden tärkeiden kantavien osien valmistukseen. Sotilaslentokoneissa käytettävän titaaniseoksen määrä on kasvanut nopeasti ja on saavuttanut 20-25 % lentokoneen rakenteen painosta. 1970-luvulta lähtien siviililentokoneissa alettiin käyttää titaaniseosta suuria määriä, kuten Boeing 747 -lentokoneen titaanipitoisuus oli yli 3640 kiloa. Yli 2,5 Machin lentokoneissa käytetään pääasiassa titaania korvaamaan terästä rakenteellisen painon vähentämiseksi. Esimerkiksi Yhdysvaltojen SR-71 korkean korkeuden nopea tiedustelulentokone (lento Mach nro 3, lentokorkeus 26 212 metriä), titaanin osuus koneen rakenteen painosta oli 93 %, tunnetaan. kuin "kaikki titaani" -lentokone. Kun lentokoneen moottorin työntövoima-painosuhde nousi 4:stä 6:een 8:aan 10:een, kompressorin ulostulon lämpötila nousi vastaavasti 200:sta 300 asteeseen 500–600 asteeseen, alkuperäinen valmistettu alumiinista matalapainekompressorilevystä ja -siivestä sen on oltava titaaniseosta, titaaniseosta tai ruostumatonta terästä korkeapainekompressorin levyn ja terän sijaan. Rakenteen painon vähentämiseksi. 70-luvulla titaaniseoksen määrä lentokoneessa oli yleensä 20–30 % rakenteen kokonaispainosta, ja sitä käytetään pääasiassa paineistettujen osien valmistukseen, kuten titaanituulettimen ja paineilmalevyn ja -terän, titaanivalujen valmistukseen. avaruusaluksia käytetään pääasiassa erilaisten korkean lujuuden, korroosionkestävyyden ja alhaisen lämpötilan kestävyyden valmistukseen titaaniseoksesta erilaisten paineastioiden, polttoainesäiliöiden, kiinnikkeiden, siteiden, instrumenttien kehysten ja raketin kuorien valmistukseen. Titaaniseoksen pääasiallinen käyttötarkoitus on erilaisten paineastioiden, polttoainesäiliöiden, kiinnikkeiden, siteiden, instrumenttien runkojen ja rakettikoteloiden valmistus. Keinotekoiset maasatelliitit, kuun laskumoduuli, miehitetyt avaruusalukset ja avaruussukkula käyttävät myös titaaniseoksesta valmistettuja levyhitsausosia.