Nagy szilárdságú és nagy rugalmasságú titánötvözetek fejlettségi állapota

Nagy szilárdságú és nagy rugalmasságú titánötvözetek fejlettségi állapota

A fémanyagok rugalmas alakváltozási képességét befolyásolja a folyáshatár és a rugalmassági modulus, és a húzóvonal rugalmassági határa (ε0,2) általában kevesebb, mint 1%. A hagyományos titánötvözet szilárdsága az ötvözet fokozata szerint 400 ~ 1500 MPa, a rugalmassági modulus 50 ~ 120 GPa között van, ami jóval alacsonyabb, mint az acélé (kb. 210 GPa), és a rugalmas deformációs képessége kb. kétszer akkora, mint az acél. A titánötvözet kiváló szilárdsági alakváltozási képességgel rendelkezik, nagy szilárdsága és alacsony rugalmassági modulusa miatt, és széles körben használják az űrkutatás területén.

Az 1950-es években az Egyesült Államok először a TI-6AL-4V titánötvözetből készült csavarokat használta a B-52 bombázón, megnyitva a titánötvözetből készült kötőelemek alkalmazását az űrkutatás területén. A repülőgépipar és a fegyverek folyamatos könnyű követelményeivel a könnyű, nagy szilárdságú és nagy rugalmasságú titánötvözetek kötőelemekben történő alkalmazása fokozatosan felváltotta a hagyományos 30CrMosia acélt, javítva a berendezések biztonságát és megbízhatóságát. Jelenleg általánosan használt α + β és β-típusú titánötvözetek, például Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al és Ti-15Mo-3Al- 2,7Nb-0,3Si (β 21S) stb., A szakítószilárdság alapvetően 1000 MPa.

Az 1970-es évek óta a McDonnell Douglas a TI-13V-11CR-3AL-t használta polgári repülőgép-rugók gyártásához, kicserélve a rugós acélt és 70% -kal csökkentve a súlyt. Később a Lockheed, a Boeing és az Airbus β-titánötvözetből készült anyagokat kezdett használni rugóelemek, például futóműzárak, hidraulikus visszatérés és repülőgép-vezérlés gyártásához. Tipikus ötvözetek a Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn és a Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), és rugalmassági modulusuk körülbelül 104 GPa. A szakítószilárdság 1300 ~ 1450 MPa.

A Kínában használt tipikus márkák a TB2, TB3 és TB5. Jelenleg a rugókhoz és kötőelemekhez használt α + β és β típusú titánötvözetek általában α + β kétfázisú szerkezetet alkalmaznak a nagy szilárdság elérése érdekében. Ugyanakkor a rugalmassági modulus (90 ~ 120 GPa) is nagyobb, ami alacsonyabb rugalmassági tulajdonságokat eredményez. Ezért nehéz megfelelni a fejlett repülőgépek nagy szilárdságú és nagy rugalmasságú anyagokkal szemben támasztott követelményeinek. Speciális szegecsanyagként a β-típusú Ti-45Nb ötvözetet széles körben alkalmazták a hazai és külföldi repüléstechnika területén. Az ötvözet előnyei az alacsony rugalmassági modulus, a jó plaszticitás és a jó hidegmegmunkálási alakíthatóság, de az szilárdság, különösen a folyáshatár, alacsony, a szilárdság és a rugalmassági tulajdonságok pedig rosszul illeszkednek egymáshoz.

Az 1990-es évek óta az orvosi titánötvözetek rugalmassági modulusának csökkentése érdekében kis rugalmassági modulusú, metastabil β-típusú titánötvözeteket fejlesztettek ki, mint például a Ti-29NB-13Ta-4.6Zr és a Ti-35NB-5Ta-7Zr stb., a jobb elasztikus tulajdonságok elérése érdekében. Ezt a titánötvözetet azonban orvosi területre fejlesztették ki. A titánötvözet szilárdsága alacsony, és nehéz teljesíteni a titánötvözet magas szilárdsági és nagy rugalmassági követelményeit a repülési kötőelemek és rugók esetében. 2003-ban a japán Toyota Központi Kutatóintézet kifejlesztett egy többfunkciós titánötvözetet (gumifém), amelynek átfogó tulajdonságai vannak. A tipikus összetétel a ti-23nb -0,7 ta-2zr -1,2 2o (atomi frakció%). Az ötvözetet 90% -ban hidegen hengerelve deformálják. A hátsó szilárdság elérheti az 1200 MPa-t, a rugalmassági modulus 55 GPa, a rugalmassági határ pedig elérheti a 2,5% -ot. Kiváló illeszkedést mutat a nagy szilárdsággal és a nagy rugalmassággal. Az ötvözet állandó rugalmassággal rendelkezik, széles hőmérsékleti tartományban.

A Kínai Tudományos Akadémia Fémanyagok Intézete által kifejlesztett metasztabil β-típusú ötvözet, a Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) szintén kiváló rugalmassági tulajdonságokat mutat, rugalmassági modulusa olyan alacsony, mint 42 GPa és rugalmas alakváltozása magas, mint 3,3%. Az oldatos öregedés utáni kezelést követően kiváló kiváló szilárdsággal és nagy rugalmassággal rendelkezik. A gumi fém és a TI-2448 a fejlett nagy szilárdságú és nagy rugalmasságú titánötvözetek tipikus képviselője. Ez azt mutatja, hogy a titánötvözetek nagy szilárdságú és nagy rugalmasságú illeszkedést érhetnek el. Kiváló teljesítménye a zseniális alkatrésztervezéstől és a megfelelő előkészítési technológiától függ.

Nicole