Olika typer av titanlegeringar

Titanlegeringar är tekniska material som är kända för sin höga hållfasthet, låga vikt och goda korrosionsbeständighet.

Genom att legera titan med olika element kan dessa legeringar utvecklas för att möta de specifika prestandakraven från olika industrier.

Den här artikeln ger en-djupgående bild av klassificeringar av titanlegeringar, deras mekaniska, fysikaliska och termiska egenskaper, industrier där de finns och bearbetnings- och värmebehandlingsöverväganden.

Alfalegeringar är enfasiga-material med en HCP-kristallstruktur stabiliserad av kemiska element som aluminium, syre, kväve och kol. Dessa legeringar ger måttlig hållfasthet, är mycket korrosionsbeständiga- och fungerar bra vid höga temperaturer.

De kan inte värmebehandlas- på grund av sin enfasiga-struktur, vilket begränsar nederbördshärdningen.

Alfa-stabiliserande kemiska grundämnen gynnar istället hög hållfasthet via förstärkning av fast lösning, men överdriven legering (som aluminiumekvivalens över 9 %) kan fälla ut spröda intermetaller. Legeringarna ger brottseghet och krypmotstånd i aggressiva miljöer.

Ansök om gratis prov

Nära-alfa-titanlegeringar består huvudsakligen av alfafasen med 1–2 % beta-stabiliserande kemiska grundämnen som molybden eller kisel, som introducerar en liten mängd seg betalegeringsfas.

Dessa legeringar behåller alfalegeringarnas korrosionsbeständighet och brottseghet samtidigt som de förbättrar varmbearbetbarheten och har begränsad värmebehandlingsbarhet.

Deras mikrostruktur, i princip alfa med mindre beta-partiklar längs korngränserna, uppvisar krypmotstånd vid förhöjda temperaturer, vilket gör dem användbara för vissa applikationer.

Alfa-beta-legeringar har två faser i mikrostrukturen och består av blandningar av både alfa- och betafaser genom tillsats av alfa-stabiliserande kemiska element, såsom aluminium, och beta-stabiliserande kemiska element, såsom vanadin och molybden.

Dessa legeringar är värmebehandlingsbara och kan avsevärt öka i hög hållfasthet genom härdning och åldring. Jämfört med alfa- och nära-alfa-legeringar ger betafasen god formbarhet, utmattningsbeständighet och mindre krypmotstånd.

Alfa-betalegeringen Ti-6Al-4V har balanserade mekaniska egenskaper och använder cirka 50 % av titanlegeringen.

Beta titanlegeringar har en BCC-struktur stabiliserad av en hög koncentration av beta-stabiliserande element som molybden, vanadin eller järn. Dessa legeringar är värmebehandlingsbara och kan nå mycket höga styrkor genom utfällning av fina alfapartiklar under åldring.

Beta-legeringar uppvisar god kallformbarhet och bra brottbeständighet, men de ger sänkt duktilitet och utmattningsbeständighet när de värmebehandlas-

Metastabila betalegeringar med molybdenekvivalenter 10-30 förblir efter snabb kylning helt beta och kan ge hög hållfasthet för de mest krävande applikationerna.

Ti-6Al-4V (eller ASTM Grade 5) är en mycket använd titanlegering som består av cirka 6 % aluminium och 4 % vanadin, med mindre mängder kol, kväve och väte.

Det är en alfa-beta-legering som utvecklar draghållfastheter i intervallet 895-1100 MPa, är atmosfäriskt korrosionsbeständig och har ett mycket bra förhållande mellan hållfasthet-till vikt, vilket gör den att föredra i flyg- och biomedicinska material.

Värmebehandlingsprocesserna- kan ge önskade mekaniska och fysikaliska egenskaper, med lösningsbehandling och åldrande i balans, vilket främjar hög hållfasthet samtidigt som god duktilitet bibehålls.

Den nära-alfakombinationen, Ti-6242, har utvecklats vid förhöjda temperaturer. Den innehåller 6 % aluminium, 2 % tenn, 4 % zirkonium och 2 % molybden, vilket ger den överlägsen krypmotstånd för att upprätthålla hög hållfasthet vid förhöjda temperaturer upp till 550 grader.

Dess mikrostruktur stödjer korrosionsbeständighet och termisk stabilitet och är därför lämplig för jetmotorer och andra högtemperaturkomponenter för rymdfart.

Mekaniska egenskaper

De mekaniska egenskaperna hos titanlegeringar är avgörande för-lastbärande tillämpningar. Baserat på MatWeb-data beskriver tabellen nedan draghållfasthet, sträckgräns, töjning och hårdhet för viktiga titankvaliteter.

Den innehåller medel-hållfasthet och hög-duktilitet kommersiella rena titankvaliteter, av vilka Grade 4 är den starkaste bland kommersiella rena kvaliteter. Alfa- och nära-alfalegeringar, som Ti-6242, ger medelhög styrka och hög brottseghet.

Alfa-betatyper som Ti-6Al-4V ger hög hållfasthet och motståndskraft mot utmattning. Däremot kan högtemperatur-beta-legeringar, såsom Beta C, utvecklas över 1200 MPa, vilket är lämpligt för högspänningstillämpningar men har begränsad duktilitet.

Fysiska egenskaper

Fysiska egenskaper påverkar en legerings lämplighet för tillämpningar som kräver specifik vikt eller magnetiska egenskaper. Tabellen nedan, hämtad från MatWeb, visar densitet och specifik vikt.

Titanlegeringar med en densitet som sträcker sig från 4,4 till 4,8 g/cm³ är mycket lättare än andra metaller som stål (7,9 g/cm³), vilket står för deras låga vikt och stora styrka. Titanlegeringar är bra alternativ där låg magnetisk interferens behövs, till exempel för medicinska och flygtekniska krav.

Elektriska egenskaper

Titanlegeringar har hög elektrisk resistivitet (0,42-1,78 μΩ·m) jämfört med andra metaller som koppar (0,017 μΩ·m), så de har lägre konduktivitet.

Egenskapen kan vara ett elektriskt isolerande material i installationer där korrosionsbeständighet och icke{0}}ledningsförmåga är mest önskvärda, till exempel i kemisk bearbetningsutrustning.

Termiska egenskaper

Termiska egenskaper är kritiska för applikationer som involverar höga temperaturer. Tabellen nedan visar värmeledningsförmåga och maximal driftstemperatur.

Titanlegeringar som levereras med låg värmeledningsförmåga gör dem svåra att bearbeta men acceptabla under höga temperaturer.

På grund av fasstabilitet är kommersiellt rent titan begränsat till 350 grader, medan legeringar som Ti-6Al-4V och Ti-6242 går igenom extrema temperaturer på 400–550 grader, respektive.

Få omedelbar offert och lagerkontroll

Vi är en specialiserad tillverkare som är engagerad i djupbearbetning av titan och titanlegeringar, och erbjuder ett komplett produktsortiment inklusive titanrör, plattor, stänger, trådar och folier. Vår anläggning är utrustad med moderna, dedikerade produktionslinjer med tunga-omvändande varmvalsverk för tjocka plåtar och fler-kallvalsverk för precisionsplåt och folier. Rörtillverkning använder precisionskallvalsverk och sömlösa rörproduktionslinjer, medan stång- och trådprodukter formas genom höghastighetsstång/trådvalsverk och kontinuerlig dragutrustning. Kritiska processer stöds av vakuumglödgningsugnar för exakt värmebehandling, och efterbehandling hanteras av CNC-bearbetningscenter, laserskärningssystem och precisionsutjämningsmaskiner. Med ett omfattande kvalitetskontrollsystem som övervakar hela processen från råmaterial till färdig produkt, är vi fast beslutna att tillhandahålla högpresterande, precisionslösningar i titan för industrier som flyg, medicintekniska produkter, kemisk bearbetning och hög-konsumtionsvaror.

Vi implementerar industriella-skyddsstandarder och tillhandahåller skräddarsydda förpackningslösningar för varje titanprodukt: rör och stänger är individuellt säkrade med anti-VCI-foder i förstärkta trälådor; plattor och folier är sammanflätade med repskyddande PE-film och förpackade i kraftiga-korrugerade lådor; trådar är precisions-lindade på industriella rullar. Alla paket inkluderar torkmedel och har tydlig produktmärkning med spårbarhetskoder, vilket säkerställer att dina precisionsmaterial av titan skyddas från fukt, stötar och nötning under lagring och global logistik, och kommer säkert fram till din produktionslinje.

Begär teknisk konsultation