Fremskridt i udviklingen af ​​titanlegeringer

De fremragende egenskaber af titanium, titanlegeringer og titaniumforbindelser har ført til et presserende behov for dem. Imidlertid har de høje produktionsomkostninger begrænset deres anvendelse.

På trods af deres overlegne egenskaber er titaniumlegeringsdele stadig langt fra den universelle anvendelse af titanium og dets legeringer på grund af problemer som høje priser, dårlig formbarhed og dårlig svejsbarhed. Uanset om det er den indledende smeltning af metallet eller efterfølgende forarbejdning, er prisen på titanlegering meget højere end andre metaller.

Med udviklingen af ​​titanlegerings-nær-net-formningsteknologi og elektronstrålesvejsning, plasmabuesvejsning, lasersvejsning og anden moderne svejseteknologi i de senere år, er titanlegeringsformnings- og svejseproblemer ikke længere en nøglefaktor, der begrænser anvendelsen af ​​titanlegeringer, i de senere år er lande ved at udvikle billige og højtydende nye typer titanlegeringer og stræber efter at gøre titanlegeringer til den civile industri med et stort markedspotentiale. De nye fremskridt inden for forskning i titanlegeringsmaterialer i ind- og udland afspejles hovedsageligt i følgende aspekter.

Højtemperatur titanlegering

I de seneste år har fremmede lande brugt hurtig størkning / pulvermetallurgiteknologi, fiber- eller partikelforstærkede kompositmaterialer til at udvikle titanlegeringer som en udviklingsretning af højtemperatur titanlegeringer, så brugen af ​​titanlegeringer kan øges til mere end 650 grader temperatur. Det amerikanske McDonnell Douglas Company har med succes udviklet en titanlegering med høj renhed og høj densitet ved hjælp af hurtig størkning/pulvermetallurgiteknologi, og dens styrke ved 760 grader svarer til styrken af ​​den nuværende titanlegering, der anvendes ved stuetemperatur.

Titanium-aluminiumforbindelse baseret titanlegering

Sammenlignet med generelle titanlegeringer, titanium- og aluminiumforbindelser baseret på natrium Ti3Al (2) og TiAl ( ) intermetalliske forbindelser, er den store fordel ved højtemperaturydelse god (høj temperatur på henholdsvis 816 og 982 grader), oxidationsmodstand, krybemodstand og lav vægt (densitet af nikkelbaserede højtemperaturlegeringer kun 1/2), gør disse fordele det til fremtiden for flymotor- og flystrukturkomponenter med et konkurrencedygtigt materiale. Materiale.

Høj styrke og høj sejhed-type titanlegering

-type titanlegering tidligt er midt-1950erne af det amerikanske Crucible-firma udviklet B120VCA-legering (Ti-13v-11Cr-3Al). -type titanlegeringer har gode varm- og koldbearbejdningsegenskaber, lette at smede, kan valses, svejses, kan være solide løsning - ældningsbehandling for at opnå høje mekaniske egenskaber, god miljøbestandighed og styrke og brudsejhed af et godt match. Nye titanlegeringer af høj styrke og høj sejhed Repræsentativ for følgende typer:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), de legerings- og flykonstruktionskomponenter, der almindeligvis anvendes i 30CrMnSiA højstyrke konstruktionsstål, er sammenlignelig med fremragende smedningsydelse;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), legeringens koldbearbejdningsydelse er bedre end industriel rent titanium, og rumtemperaturens trækstyrke efter ældning kan nå mere end 1000MPa;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), legeringen er en ny type oxidationsbestandig, stærk titanlegering udviklet af Timet Division fra US Titanium Metals Company, med god oxidationsmodstand, fremragende varme- og koldbearbejdningsegenskaber, kan laves om til folier med en tykkelse på 0.064 mm;

Flammehæmmende titanlegering

Konventionelle titanlegeringer har en tendens til at brænde under visse forhold, hvilket i høj grad begrænser deres anvendelse. I lyset af denne situation har alle lande iværksat forskningen i flammehæmmende titanlegeringer og gjort nogle gennembrud. USA-udviklede Alloy c, er en kontinuerlig forbrænding ufølsom flammehæmmende titanlegering, er blevet brugt i F119-motoren. BTT-1 og BTT-3 til den russiske udvikling af flammehæmmende titanlegeringer, er Ti-Cu-Al-legeringer, har en ret god termisk deformationsprocesydeevne, kan bruges til at lave komplekse dele.

Medicinsk titaniumlegering

Titanium er ikke-giftigt, let, høj styrke og har fremragende biokompatibilitet, er et meget ideelt medicinsk metalmateriale, kan bruges som implantater implanteret i den menneskelige krop. På nuværende tidspunkt er Ti-6Al-4v ELI-legering stadig meget udbredt inden for det medicinske område. Sidstnævnte vil dog udfælde en meget lille mængde vanadium- og aluminiumioner, hvilket reducerer dets cellulære tilpasningsevne og kan forårsage skade på den menneskelige krop, dette problem har længe forårsaget udbredt bekymring i det medicinske samfund. USA begyndte allerede i midten-1980 at udvikle aluminium-fri, vanadium-fri, biokompatible titanlegeringer til ortopædisk kirurgi. Japan, Storbritannien og andre lande har også gjort en masse forskningsarbejde på dette område og gjort nogle nye fremskridt. Det anslås, at LU titanlegeringen med høj styrke, lavt elasticitetsmodul samt fremragende støbnings- og korrosionsbestandighedsegenskaber i den nærmeste fremtid sandsynligvis vil erstatte Ti-6Al-4V ELI-legering, som er meget udbredt inden for det medicinske område.