Forskellige typer titanlegeringer

Titaniumlegeringer er ingeniørmaterialer kendt for deres høje styrke, lave vægt og gode korrosionsbestandighed.

Ved at legere titanium med forskellige elementer, kan disse legeringer udvikles til at opfylde de specifikke krav til ydeevne i forskellige industrier.

Denne artikel giver et-dybdegående overblik over klassifikationer af titanlegeringer, deres mekaniske, fysiske og termiske egenskaber, industrier, hvor de findes, og overvejelser om bearbejdning og varmebehandling.

Alfa-legeringer er enkeltfasede-materialer med en HCP-krystalstruktur stabiliseret af kemiske elementer som aluminium, oxygen, nitrogen og kulstof. Disse legeringer giver moderat styrke, er meget korrosionsbestandige- og fungerer godt ved høje temperaturer.

De kan ikke varme-behandles på grund af deres enfasede-struktur, hvilket begrænser nedbørshærdning.

Alfa-stabiliserende kemiske grundstoffer favoriserer i stedet høj styrke via forstærkning af fast opløsning, men overdreven legering (såsom aluminiumækvivalens over 9 %) kan udfælde sprøde intermetaller. Legeringerne giver brudsejhed og krybemodstand i aggressive miljøer.

Ansøg om gratis prøve

Nær-alfa-titanium-legeringer består hovedsageligt af alfafasen med 1-2 % beta-stabiliserende kemiske grundstoffer såsom molybdæn eller silicium, som introducerer en lille mængde duktil beta-legeringsfase.

Disse legeringer bevarer alfa-legeringernes korrosionsbestandighed og brudsejhed, mens de forbedrer varmbearbejdning og har begrænset varmebehandlingsevne.

Deres mikrostruktur, grundlæggende alfa med mindre beta-partikler langs korngrænserne, udviser krybemodstand ved forhøjede temperaturer, hvilket gør dem anvendelige til nogle applikationer.

Alfa-beta-legeringer har to faser i mikrostrukturen og består af blandinger af både alfa- og betafaser gennem tilsætning af alfa-stabiliserende kemiske grundstoffer, såsom aluminium, og beta-stabiliserende kemiske elementer, såsom vanadium og molybdæn.

Disse legeringer kan varmebehandles og kan øges betydeligt i høj styrke gennem bratkøling og ældning. Sammenlignet med alfa- og nær-alfa-legeringer giver betafasen god formbarhed, træthedsmodstand og mindre krybemodstand.

Alfa-beta-legeringen Ti-6Al-4V har afbalancerede mekaniske egenskaber og bruger omkring 50 % af titanlegeringen.

Beta-titaniumlegeringer har en BCC-struktur stabiliseret af en høj koncentration af beta-stabiliserende elementer såsom molybdæn, vanadium eller jern. Disse legeringer kan varmebehandles og kan nå meget høje styrker gennem udfældning af fine alfapartikler under ældning.

Beta-legeringer udviser god koldformbarhed og god brudmodstand, men alligevel giver de nedsat duktilitet og udmattelsesbestandighed, når de varme-behandles

Metastabile beta-legeringer med molybdæn svarende til 10-30 forbliver efter hurtig afkøling fuldt beta og kan give høj styrke til de mest krævende applikationer.

Ti-6Al-4V (eller ASTM Grade 5) er en meget brugt titanlegering, der omfatter ca. 6% aluminium og 4% vanadium, med mindre mængder kulstof, nitrogen og brint.

Det er en alfa-beta-legering, der udvikler trækstyrker i området 895-1100 MPa, er atmosfærisk korrosionsbestandig og har et meget godt styrke-til-vægt-forhold, hvilket gør den foretrukket i rumfart og biomedicinske materialer.

Varme-behandlingsprocesserne kan give de ønskede mekaniske og fysiske egenskaber, med opløsningsbehandling og ældning i balance, hvilket fremmer høj styrke og samtidig opretholder god duktilitet.

Den nære-alfakombination, Ti-6242, er blevet udviklet ved høje temperaturer. Den indeholder 6% aluminium, 2% tin, 4% zirconium og 2% molybdæn, hvilket giver den overlegen krybemodstand til at opretholde høj styrke ved forhøjede temperaturer op til 550 grader.

Dens mikrostruktur understøtter modstandsdygtighed over for korrosion og termisk stabilitet og er dermed egnet til jetmotorer og andre høje-luft- og rumfartskomponenter.

Mekaniske egenskaber

De mekaniske egenskaber af titanlegeringer er afgørende for belastningsbærende applikationer. Baseret på MatWeb-data beskriver tabellen nedenfor trækstyrke, flydespænding, forlængelse og hårdhed for vigtige titaniumkvaliteter.

Den indeholder kommercielle rent titankvaliteter af middel-styrke og høj-duktilitet, hvoraf Grade 4 er den stærkeste blandt kommercielle rene kvaliteter. Alfa- og nær-alfa-legeringer, som Ti-6242, giver medium styrke og høj brudsejhed.

Alfa-betatyper såsom Ti-6Al-4V giver høj styrke og modstandsdygtighed over for udmattelse. I modsætning hertil kan højtemperatur-beta-legeringer, såsom Beta C, udvikle sig over 1200 MPa, hvilket er passende til højspændingsapplikationer, men har begrænset duktilitet.

Fysiske egenskaber

Fysiske egenskaber påvirker en legerings egnethed til applikationer, der kræver specifik vægt eller magnetiske egenskaber. Tabellen nedenfor, hentet fra MatWeb, beskriver tæthed og vægtfylde.

Titaniumlegeringer med en densitet fra 4,4 til 4,8 g/cm³ er meget lettere end andre metaller som stål (7,9 g/cm³), hvilket forklarer deres lette vægt og store styrke. Titaniumlegeringer er gode muligheder, hvor der er behov for lav magnetisk interferens, såsom til medicinske og rumfartsmæssige krav.

Elektriske egenskaber

Titaniumlegeringer har høj elektrisk resistivitet (0,42-1,78 μΩ·m) sammenlignet med andre metaller som kobber (0,017 μΩ·m), så de har lavere ledningsevne.

Egenskaben kan være et elektrisk isolerende materiale i opstillinger, hvor korrosionsbestandighed og ikke{0}}ledningsevne er mest ønsket, såsom i kemisk behandlingsudstyr.

Termiske egenskaber

Termiske egenskaber er kritiske for applikationer, der involverer høje temperaturer. Tabellen nedenfor beskriver termisk ledningsevne og maksimal driftstemperatur.

Titaniumlegeringer, der leveres med lav varmeledningsevne, gør dem vanskelige at bearbejde, men acceptable ved høje temperaturer.

På grund af fasestabilitet er kommercielt rent titanium begrænset til 350 grader, mens legeringer som Ti-6Al-4V og Ti-6242 gennemgår ekstreme temperaturer på henholdsvis 400-550 grader.

Få øjeblikkelige tilbud og lagertjek

Vi er en specialiseret producent, der beskæftiger sig med dyb behandling af titanium og titanlegeringer, og tilbyder et komplet produktsortiment, herunder titaniumrør, plader, stænger, tråde og folier. Vores anlæg er udstyret med moderne, dedikerede produktionslinjer med kraftige-vendende varmvalseværker til tykke plader og flervalsede koldvalseværker til præcisionsplader og folier. Rørfremstilling anvender præcisionskolde pilgermøller og sømløse rørproduktionslinjer, mens stang- og trådprodukter dannes gennem højhastighedsstænger/trådvalseværker og kontinuerligt trækkeudstyr. Kritiske processer understøttes af vakuumglødeovne til præcis varmebehandling, og efterbehandling håndteres af CNC-bearbejdningscentre, laserskæresystemer og præcisionsnivelleringsmaskiner. Med et omfattende kvalitetskontrolsystem, der overvåger hele processen fra råmateriale til færdigt produkt, er vi forpligtet til at levere høj-præcisionsløsninger i titanium til industrier som rumfart, medicinsk udstyr, kemisk behandling og high-forbrugsvarer.

Vi implementerer industrielle-beskyttelsesstandarder og leverer skræddersyede emballageløsninger til hvert titaniumprodukt: rør og stænger er individuelt sikret med anti-rust VCI-foring i forstærkede trækasser; plader og folier er sammenflettet med anti-PE-film og pakket i kraftige-korrugerede kasser; ledninger er præcisions-viklet på industrielle ruller. Alle pakker inkluderer tørremiddel og har tydelig produktmærkning med sporbarhedskoder, der sikrer, at dine præcise titaniummaterialer er beskyttet mod fugt, stød og slid under opbevaring og global logistik, og ankommer sikkert til din produktionslinje.

Anmod om teknisk rådgivning