Прогресс в разработке титановых сплавов

Превосходные свойства титана, титановых сплавов и соединений титана привели к острой необходимости в них. Однако высокая стоимость производства ограничивает их применение.

Несмотря на свои превосходные свойства, детали из титановых сплавов еще далеки от универсального применения титана и его сплавов из-за таких проблем, как высокие цены, плохая формуемость и плохая свариваемость. Будь то первичная выплавка металла или последующая обработка, цена титанового сплава намного выше, чем у других металлов.

С развитием в последние годы технологии формирования околосетчатых титановых сплавов, электронно-лучевой сварки, плазменной дуговой сварки, лазерной сварки и других современных сварочных технологий проблемы формовки и сварки титановых сплавов больше не являются ключевым фактором, ограничивающим применение титановых сплавов. В последние годы страны разрабатывают недорогие и высокопроизводительные новые виды титановых сплавов и стремятся использовать титановые сплавы в сфере гражданской промышленности с огромным рыночным потенциалом. Новый прогресс исследований материалов из титановых сплавов в стране и за рубежом в основном отражается в следующих аспектах.

Высокотемпературный титановый сплав

В последние годы зарубежные страны начали использовать технологию быстрого затвердевания / порошковой металлургии, композитные материалы, армированные волокном или частицами, для разработки титановых сплавов в качестве направления развития высокотемпературных титановых сплавов, так что использование титановых сплавов может быть увеличено до более чем 650 градусов. температура. Американская компания McDonnell Douglas успешно разработала титановый сплав высокой чистоты и высокой плотности с использованием технологии быстрого затвердевания/порошковой металлургии, а его прочность при 760 градусах эквивалентна прочности современного титанового сплава, используемого при комнатной температуре.

Титановый сплав на основе соединения титана и алюминия

По сравнению с обычными титановыми сплавами, соединениями титана и алюминия на основе интерметаллических соединений натрия Ti3Al ( 2) и TiAl ( ), большое преимущество имеет хорошие высокотемпературные характеристики (высокая температура 816 и 982 градусов соответственно), стойкость к окислению, сопротивление ползучести. и легкий вес (плотность жаропрочных сплавов на основе никеля всего 1/2), эти преимущества делают его будущим авиационных двигателей и конструктивных элементов самолетов с конкурентоспособным материалом. Материал.

Высокопрочный и высокопрочный титановый сплав

Титановый сплав -типа раннего типа представляет собой сплав B120VCA середины-1950, разработанный американской компанией Crucible (Ti-13v-11Cr-3Al). Титановые сплавы -типа обладают хорошими свойствами горячей и холодной механической обработки, легко поддаются ковке, могут быть прокатаны, сварены, могут подвергаться обработке старением на твердый раствор для получения высоких механических свойств, хорошей устойчивости к окружающей среде, а также прочности и вязкости разрушения, соответствующих хорошему сочетанию. Новые высокопрочные и высоковязкие титановые сплавы. Представители следующих типов:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), сплав и конструкционные компоненты самолетов, обычно используемые в высокопрочной конструкционной стали 30CrMnSiA, характеристики сравнимы с превосходными характеристиками ковки;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), характеристики сплава при холодной обработке лучше, чем у промышленного чистого титана, а прочность на растяжение при комнатной температуре после старения может достигать более 1000 МПа;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), сплав представляет собой новый тип устойчивого к окислению прочного титанового сплава, разработанный подразделением Timet. компании US Titanium Metals, обладающей хорошей стойкостью к окислению, отличными свойствами горячей и холодной обработки, из нее можно изготавливать фольгу толщиной 0,064 мм;

Огнестойкий титановый сплав

Обычные титановые сплавы имеют склонность к горению при определенных условиях, что во многом ограничивает их применение. Ввиду этой ситуации все страны начали исследования огнестойких титановых сплавов и добились определенных прорывов. В США разработан сплав c — нечувствительный к непрерывному горению огнестойкий титановый сплав, который использовался в двигателе F119. БТТ-1 и БТТ-3 — российская разработка огнестойких титановых сплавов, представляют собой сплавы Ti-Cu-Al, обладают достаточно хорошими показателями процесса термодеформирования, могут использоваться для изготовления сложных деталей.

Медицинский титановый сплав

Титан нетоксичен, легок, обладает высокой прочностью и превосходной биосовместимостью, является идеальным медицинским металлическим материалом и может использоваться в качестве имплантатов, имплантируемых в организм человека. В настоящее время в медицинской сфере по-прежнему широко используется сплав Ti-6Al-4v ELI. Однако последний будет осаждать очень небольшое количество ионов ванадия и алюминия, снижая его клеточную адаптацию и может нанести вред человеческому организму. Эта проблема уже давно вызывает широкую обеспокоенность в медицинском сообществе. Еще в середине-1980 Соединенных Штатов начали разрабатывать биосовместимые титановые сплавы, не содержащие алюминия и ванадия, для ортопедической хирургии. Япония, Великобритания и другие страны также провели большую исследовательскую работу в этой области и добились некоторых новых успехов. Предполагается, что в ближайшем будущем титановый сплав LU, обладающий высокой прочностью, низким модулем упругости, а также отличными формовочными и коррозионностойкими свойствами, вероятно, заменит Ti-6Al-4V. Сплав ELI, который широко используется в медицинской сфере.