Framsteg i utvecklingen av titanlegeringar

De utmärkta egenskaperna hos titan, titanlegeringar och titanföreningar har lett till ett akut behov av dem. De höga produktionskostnaderna har dock begränsat deras tillämpning.

Trots sina överlägsna egenskaper är titanlegeringsdelar fortfarande långt ifrån den universella tillämpningen av titan och dess legeringar, på grund av problem som höga priser, dålig formbarhet och dålig svetsbarhet. Oavsett om det är den första smältningen av metallen eller efterföljande bearbetning är priset på titanlegering mycket högre än andra metaller.

Med utvecklingen av nästan nätformningsteknik för titanlegering och elektronstrålesvetsning, plasmabågsvetsning, lasersvetsning och annan modern svetsteknik under de senaste åren, är formnings- och svetsproblem av titanlegering inte längre en nyckelfaktor som begränsar tillämpningen av titanlegeringar, under de senaste åren har länder utvecklat billiga och högpresterande nya typer av titanlegeringar och strävar efter att göra titanlegeringar till den civila industrin med enorm marknadspotential. De nya framstegen inom forskning om titanlegeringsmaterial hemma och utomlands återspeglas huvudsakligen i följande aspekter.

Hög temperatur titanlegering

Under de senaste åren har främmande länder att använda snabb stelning / pulvermetallurgiteknik, fiber- eller partikelförstärkta kompositmaterial för att utveckla titanlegeringar som en högtemperaturs titanlegeringsutvecklingsriktning, så att användningen av titanlegeringar kan ökas till mer än 650 grader temperatur. Amerikanska McDonnell Douglas Company har framgångsrikt utvecklat en titanlegering med hög renhet och hög densitet med hjälp av teknologi för snabb stelning/pulvermetallurgi, och dess styrka vid 760 grader motsvarar styrkan hos den nuvarande titanlegeringen som används vid rumstemperatur.

Titan-aluminiumföreningsbaserad titanlegering

Jämfört med allmänna titanlegeringar, titan- och aluminiumföreningar baserade på natrium Ti3Al (2) och TiAl ( ) intermetalliska föreningar, är den stora fördelen med högtemperaturprestanda bra (hög temperatur på 816 respektive 982 grader), oxidationsbeständighet, krypmotstånd och låg vikt (densitet av nickelbaserade högtemperaturlegeringar endast 1/2), gör dessa fördelar att det blir framtiden för flygmotor- och flygplanskonstruktionskomponenter med ett konkurrenskraftigt material. Material.

Hög hållfasthet och hög seghet-typ titanlegering

-typ titanlegering är tidigt i mitten-1950 av USA Crucible-företaget utvecklat B120VCA-legering (Ti-13v-11Cr-3Al). -typ titanlegeringar har goda varm- och kallbearbetningsegenskaper, lätta att smida, kan valsas, svetsas, kan vara solid lösning - åldringsbehandling för att erhålla höga mekaniska egenskaper, bra miljöbeständighet och hållfasthet och brottseghet av en bra matchning. Nya titanlegeringar med hög hållfasthet och hög seghet Representativ för följande typer:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), de legerings- och flygplanskonstruktionskomponenter som vanligtvis används i 30CrMnSiA höghållfasta strukturella stålprestanda är jämförbara med utmärkta smidesprestanda;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), legeringens kallbearbetningsprestanda är bättre än industriellt rent titan, och draghållfastheten i rumstemperatur efter åldring kan nå mer än 1000MPa;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0}.2Si), legeringen är en ny typ av oxidationsbeständig, stark titanlegering utvecklad av Timet Division från US Titanium Metals Company, med god oxidationsbeständighet, utmärkta varm- och kallbearbetningsegenskaper, kan göras till folier med en tjocklek på 0.064 mm;

Flamskyddande titanlegering

Konventionella titanlegeringar har en tendens att brinna under vissa förhållanden, vilket i hög grad begränsar deras användning. Med tanke på denna situation har alla länder startat forskningen om flamskyddade titanlegeringar och gjort några genombrott. USA-utvecklade Alloy c, är en kontinuerlig förbränning okänslig flamskyddad titanlegering, har använts i F119-motorn. BTT-1 och BTT-3 för den ryska utvecklingen av flamskyddade titanlegeringar, är Ti-Cu-Al-legeringar, har en ganska bra termisk deformationsprocessprestanda, kan användas för att tillverka komplexa delar.

Medicinsk titanlegering

Titan är giftfritt, lätt, hög hållfasthet och har utmärkt biokompatibilitet, är ett mycket idealiskt medicinskt metallmaterial, kan användas som implantat som implanteras i människokroppen. För närvarande används fortfarande allmänt inom det medicinska området Ti-6Al-4v ELI-legering. Den senare kommer dock att fälla ut en mycket liten mängd vanadin- och aluminiumjoner, vilket minskar dess cellulära anpassningsförmåga och kan orsaka skada på människokroppen, detta problem har länge orsakat omfattande oro inom det medicinska samfundet. USA började redan i mitten av-1980talet utveckla aluminiumfria, vanadinfria, biokompatibla titanlegeringar för ortopedisk kirurgi. Japan, Storbritannien och andra länder har också gjort mycket forskningsarbete på detta område och gjort några nya framsteg. Det uppskattas att inom en snar framtid, med hög hållfasthet, låg elasticitetsmodul, såväl som utmärkta formnings- och korrosionsbeständighetsegenskaper hos LU titanlegeringen sannolikt kommer att ersätta Ti-6Al-4V ELI-legering, som används ofta inom det medicinska området.