Vooruitgang bij de ontwikkeling van titaniumlegeringen

De uitstekende eigenschappen van titanium, titaniumlegeringen en titaniumverbindingen hebben geleid tot een dringende behoefte daaraan. De hoge productiekosten hebben de toepassing ervan echter beperkt.

Ondanks hun superieure eigenschappen zijn onderdelen van titaniumlegeringen nog ver verwijderd van de universele toepassing van titanium en zijn legeringen, vanwege problemen zoals hoge prijzen, slechte vervormbaarheid en slechte lasbaarheid. Of het nu gaat om het eerste smelten van het metaal of de daaropvolgende verwerking, de prijs van een titaniumlegering is veel hoger dan die van andere metalen.

Met de ontwikkeling van bijna-{0}}netvormingstechnologie voor titaniumlegeringen en elektronenstraallassen, plasmabooglassen, laserlassen en andere moderne lastechnologieën in de afgelopen jaren, vormen en lasproblemen van titaniumlegeringen niet langer een sleutelfactor die de toepassing van titaniumlegeringen beperkt. De afgelopen jaren hebben landen nieuwe typen titaniumlegeringen tegen lage- kosten en hoge- prestaties ontwikkeld en ernaar gestreefd om titaniumlegeringen te maken op het gebied van de civiele industrie met een enorm marktpotentieel. De nieuwe vooruitgang van het onderzoek naar materialen van titaniumlegeringen in binnen- en buitenland komt voornamelijk tot uiting in de volgende aspecten.

Titaniumlegering voor hoge temperaturen

In de afgelopen jaren hebben buitenlandse landen snelle stollings- / poedermetallurgietechnologie, vezel- of deeltjesversterkte composietmaterialen gebruikt om titaniumlegeringen te ontwikkelen als een ontwikkelingsrichting voor titaniumlegeringen bij hoge -temperaturen, zodat het gebruik van titaniumlegeringen kan worden verhoogd tot meer dan 650 graden temperatuur. De Amerikaanse McDonnell Douglas Company heeft met succes een titaniumlegering met een hoge-zuiverheid en hoge dichtheid ontwikkeld met behulp van snelle stollings-/poedermetallurgietechnologie, en de sterkte ervan bij 760 graden is gelijk aan de sterkte van de huidige titaniumlegering die bij kamertemperatuur wordt gebruikt.

Titanium-aluminiumverbinding op basis van titaniumlegering

Vergeleken met algemene titaniumlegeringen, titanium- en aluminiumverbindingen op basis van natrium Ti3Al ( 2) en TiAl ( ) intermetallische verbindingen, is het grote voordeel van prestaties bij hoge temperaturen goed (hoge temperatuur van respectievelijk 816 en 982 graden), oxidatieweerstand, kruipweerstand en lichtgewicht (dichtheid van op nikkel-gebaseerde hoge- hoge temperatuurlegeringen slechts 1/2). Deze voordelen zorgen ervoor dat het de toekomst wordt van structurele componenten voor vliegtuigmotoren en vliegtuigen met een competitief materiaal. Materiaal.

Titaniumlegering van het type -met hoge sterkte en hoge taaiheid

-type titaniumlegering begin midden- jaren vijftig door het Amerikaanse Crucible-bedrijf ontwikkeld B120VCA-legering (Ti-13v-11Cr-3Al). -type titaniumlegeringen hebben goede warme en koude bewerkingseigenschappen, zijn gemakkelijk te smeden, kunnen worden gewalst, gelast, kunnen een solide oplossing zijn - verouderingsbehandeling om hoge mechanische eigenschappen, goede omgevingsweerstand en sterkte te verkrijgen en breuktaaiheid van een goede match. Nieuwe titaniumlegeringen met hoge sterkte en hoge taaiheid. Representatief voor de volgende typen:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), de structurele legerings- en vliegtuigcomponenten die gewoonlijk worden gebruikt in de prestaties van 30CrMnSiA-constructiestaal met hoge sterkte, zijn vergelijkbaar met uitstekende smeedprestaties;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), de koudwerkprestaties van de legering zijn beter dan industrieel puur titanium, en de treksterkte bij kamertemperatuur na veroudering kan meer dan 1000 MPa bereiken;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), de legering is een nieuw type oxidatiebestendige, sterke titaniumlegering ontwikkeld door de Timet Division van de US Titanium Metals Company, met goede oxidatieweerstand en uitstekende warme en koude werkeigenschappen, en kan worden verwerkt tot folies met een dikte van 0,064 mm;

Vlamvertragende titaniumlegering

Conventionele titaniumlegeringen hebben onder bepaalde omstandigheden de neiging te verbranden, wat de toepassing ervan grotendeels beperkt. Met het oog op deze situatie hebben alle landen het onderzoek naar vlamvertragende titaniumlegeringen gelanceerd en enkele doorbraken geboekt. De door de Verenigde Staten ontwikkelde Alloy c is een voor continue verbranding ongevoelige, vlamvertragende titaniumlegering die in de F119-motor is gebruikt.

Medische titaniumlegering

Titanium is niet-giftig, lichtgewicht, zeer sterk en heeft een uitstekende biocompatibiliteit. Het is een zeer ideaal medisch metaalmateriaal en kan worden gebruikt als implantaten die in het menselijk lichaam worden geïmplanteerd. Momenteel wordt op medisch gebied nog steeds de Ti-6Al-4v ELI-legering veel gebruikt. Deze laatste zullen echter een zeer kleine hoeveelheid vanadium- en aluminiumionen neerslaan, waardoor het cellulaire aanpassingsvermogen wordt verminderd en schade aan het menselijk lichaam kan worden toegebracht. Dit probleem heeft lange tijd tot wijdverbreide bezorgdheid in de medische gemeenschap geleid. De Verenigde Staten begonnen al halverwege de jaren tachtig aluminiumvrije, vanadiumvrije, biocompatibele titaniumlegeringen voor orthopedische chirurgie te ontwikkelen. Japan, het Verenigd Koninkrijk en andere landen hebben ook veel onderzoek op dit gebied verricht en enige nieuwe vooruitgang geboekt. Geschat wordt dat de LU-titaniumlegering in de nabije toekomst, met hoge sterkte, lage elasticiteitsmodulus, evenals uitstekende vorm- en corrosieweerstandseigenschappen, waarschijnlijk de Ti-6Al-4V ELI-legering zal vervangen, die veel wordt gebruikt in de medische wereld.