Jaké je hlavní použití slitiny titanu?

Titan je důležitý konstrukční kov vyvinutý v 50. letech 20. století. Titanová slitina je široce používána v různých oblastech kvůli své vysoké specifické pevnosti, dobré odolnosti proti korozi a vysoké tepelné odolnosti. Mnoho zemí na světě si uvědomilo důležitost materiálů z lopatových slitin a postupně je studovalo a vyvíjelo a získalo praktické aplikace.

První praktickou titanovou slitinou je úspěšný vývoj slitiny TI-6AL{1}}V ve Spojených státech v roce 1954, a to kvůli její tepelné odolnosti, pevnosti, plasticitě, houževnatosti, tvárnosti, svařitelnosti, odolnosti proti korozi a biokompatibilita je dobrá a stala se eso slitinou v průmyslu slitin titanu, použití slitiny představuje 75 procent ~ 85 procent všech slitin titanu. Mnoho dalších slitin titanu lze považovat za modifikace slitin Ti-6Al-4V.

V 50. a 60. letech 20. století vyvinula především vysokoteplotní titanovou slitinu pro letecké motory a konstrukční titanovou slitinu pro tělo. V 70. letech 20. století byla vyvinuta dávka korozivzdorné titanové slitiny. Od 80. let 20. století byly dále vyvíjeny korozivzdorné titanové slitiny a vysoce pevné titanové slitiny. Provozní teplota žáruvzdorné titanové slitiny se zvýšila ze 400 stupňů v 50. letech na 600 ~ 650 stupňů v 90. letech. Vzhled slitin na bázi A2(Ti3Al) a R (TiAl) vytváří titan v motoru od studeného konce motoru (ventilátor a kompresor) po horký konec motoru (turbína). Strukturální titanové slitiny se vyvíjejí směrem k vysoké pevnosti, vysokému plastu, vysoké pevnosti, vysoké houževnatosti, vysokému modulu a vysoké toleranci poškození.

Navíc slitiny s tvarovou pamětí jako Ti-Ni, Ti-Ni-Fe a Ti-Ni-Nb byly vyvíjeny od 70. let 20. století a jsou stále více používány ve strojírenství.

V současné době byly ve světě vyvinuty stovky slitin titanu, přičemž 20 až 30 nejznámějších slitin, jako jsou TI-6AL-4V, TI-5AL{{5 }}.5Sn, TI-2AL-2.5Zr, TI-32Mo, Ti-Mo-Ni, TI-PD, SP-700, TI{{15} }, TI-1023, TI-10-5-3, TI-1023, BT9, BT20, IMI829, IMI 834 (2, 4].

Slitiny titanu lze rozdělit do čtyř typů: slitiny , plus , slitiny a intermetalické sloučeniny Ti-Al (zde TixAl, x=1).

2. Nový vývoj slitin titanu

V posledních letech země vyvíjejí nové slitiny titanu s nízkou cenou a vysokým výkonem a vynakládají úsilí, aby slitiny titanu vstoupily do oblasti civilního průmyslu s obrovským tržním potenciálem. Nový pokrok ve výzkumu materiálů ze slitin titanu doma i v zahraničí se odráží především v následujících aspektech.

(1) vysokoteplotní titanová slitina.

Prvním úspěšným vývojem vysokoteplotní titanové slitiny na světě je TI-6AL-4V, použití teploty 300-350 stupně. Následně byly postupně vyvinuty slitiny jako IMI550 a BT3-1 s teplotou 400 stupňů a IMI679, IMI685, TI-6246 a TI-6242 s teplotou 450~500 stupňů. V současné době se nové vysokoteplotní titanové slitiny úspěšně používají ve vojenských a civilních leteckých motorech. Britská slitina IMI829, IMI834; americká slitina TI-1100; Ruská slitina BT18Y, slitina BT36 atd. Tabulka 7 ukazuje maximální provozní teplotu nových vysokoteplotních slitin titanu v některých zemích [26].

V posledních letech bylo použití technologie rychlého tuhnutí/práškové metalurgie, kompozitních materiálů vyztužených vlákny nebo částicemi k vývoji titanové slitiny jako směr vývoje vysokoteplotní titanové slitiny, takže použití teploty titanové slitiny lze zvýšit na 650 stupňů nad [ 1,27,29,31]. McDonnell Douglas vyvinul titanovou slitinu vysoké čistoty a vysoké hustoty pomocí technologie rychlého tuhnutí/práškové metalurgie, jejíž pevnost při 760 stupních je ekvivalentní pevnosti titanové slitiny používané při pokojové teplotě [26].

(2) Slitiny titanu na bázi sloučenin Ti-Al.

Ve srovnání s obecnou titanovou slitinou jsou největší výhody sloučenin Ti-Al, jako jsou intermetalické sloučeniny sodíku Ti3Al ( 2) a TiAl ( ), dobrý výkon při vysokých teplotách (maximální provozní teplota je 816 a 982 stupňů), silná odolnost proti oxidaci, dobrá odolnost proti tečení a nízká hmotnost (hustota je pouze poloviční než u superslitiny na bázi niklu). Tyto výhody z něj činí nejvíce konkurenceschopný materiál pro budoucí letecké motory a konstrukční části letadel [26].

V současné době byly zahájeny dvě titanové slitiny na bázi Ti3Al, TI-21NB-14Al a Ti-24Al-14Nb-# V-0.5Mo masová výroba ve Spojených státech. Mezi další titanové slitiny na bázi Ti3Al vyvinuté v posledních letech patří Ti-24al-11Nb, Ti25Al-17NB-1Mo a Ti-25Al{{17} }NB-3V-1Po atd. [29]. Složení titanové slitiny na bázi TiAl ( ) je v rozmezí Ti- (46-52) Al- (1-10) M (at. procent ), kde M je alespoň jeden prvek z V, Cr, Mn, Nb, Mn, Mo a W. V poslední době přitahují pozornost slitiny titanu na bázi TiAl3-, jako je slitina Ti-65Al-10Ni [1].

(3) Vysoká pevnost a vysoká houževnatost titanové slitiny.

titanová slitina je slitina B120VCA (TI-13V-11CR-3Al) vyvinutá společností Crucible Company v polovině 50. let 20. století. Typ titanové slitiny má dobré vlastnosti pro zpracování za studena a za tepla, snadno se kuje, může být válcován, svařován, může být ošetřen roztokem a stárnutím k získání vyšších mechanických vlastností, dobrá odolnost vůči životnímu prostředí a pevnost a lomová houževnatost je velmi dobrá. Nové slitiny titanu s vysokou pevností a vysokou houževnatostí jsou nejreprezentativnější z následujících [26,30]:

Ti1023 (TI-10V-2Fe -# Al), tato slitina je srovnatelná s vysoce pevnou konstrukční ocelí 30CrMnSiA běžně používanou v konstrukčních částech letadel, s vynikajícím výkonem při kování;

Ti153 (TI-15V-3CR-3Al-3Sn), zpracovatelnost za studena slitiny je lepší než u průmyslového čistého titanu, pevnost v tahu při pokojové teplotě po stárnutí může dosáhnout více než 1000 MPa;

21S (TI-15Mo-3Al-2.7NB-0.2Si), tato slitina je nová slitina titanu s extrémně vysokou odolností proti oxidaci vyvinutá společností Timet Division of Americká společnost Titanium Metal Company. Má dobrou odolnost proti oxidaci, vynikající zpracovatelnost za studena i za tepla a lze z něj vyrobit fólii o tloušťce 0,064 mm;

Sp-700 (TI-4.5Al-3V-2Mo-2Fe) titanová slitina vyvinutá společností Japan Steel Pipe Corporation (NKK) má vysokou pevnost, superplast prodloužení až o 2000 procent a teplota tvarování superplastu o 140 stupňů nižší než TI-6AL-4V. Může nahradit slitinu Ti-6Al-4V technologií superplastického difúzního spojování (SPF/DB) pro výrobu různých leteckých součástí;

Rusko vyvinulo BT-22 (TI-5V-5MO-1CR-5AL), jeho pevnost v tahu může dosáhnout více než 1105 MPA

(4) Nehořlavá titanová slitina. Konvenční slitiny titanu mají za určitých podmínek tendenci spalovat alkany, což do značné míry omezuje jejich použití. Vzhledem k této situaci provedlo mnoho zemí výzkum titanových slitin zpomalujících hoření a učinilo několik průlomů. Slitina C (také známá jako TI-1720), s nominálním složením 50TI-35V-15Cr (hmotnostní frakce), byla titanová slitina zpomalující hoření necitlivá na nepřetržité spalování, která měla byl použit v motoru F119. Btt-1 a BTT-3 jsou slitiny titanu zpomalující hoření vyvinuté Ruskem, obě jsou to slitiny řady Ti-Cu-Al, které mají docela dobrý výkon v procesu tepelné deformace a lze je použít k výrobě složitých díly [26].

(5) Slitina lékařského titanu.

Titan je netoxický, lehký, vysoce pevný a má vynikající biokompatibilitu. Je to velmi ideální lékařský kovový materiál a lze jej použít jako implantát lidského těla. V současné době je slitina Ti-6Al-4V ELI stále široce používána v lékařské oblasti. Ty však mohou vysrážet extrémně malá množství iontů vanadu a hliníku, což snižuje adaptabilitu buněk a může způsobit poškození lidského těla. Tento problém vzbudil velkou pozornost v lékařské oblasti. Již v polovině-1980 let začal Qiang vyvíjet slitiny titanu bez hliníku, bez vanadu a biokompatibilní pro použití v ortopedické chirurgii. Japonsko, Británie a tak dále také provedly mnoho výzkumné práce v této oblasti a dosáhly určitého nového pokroku. Japonsko například vyvinulo řadu plusových slitin titanu s vynikající biokompatibilitou, včetně TI-15ZR-4NB_4TA-0.2PD, TI{{11} }ZR-4NB-ATA-0.2PD-0.20 ~0,05N, TI-15SN-4NB{{22} }TA-0.2PD a TI-15SN-4NB-2TA-0.2PD-0.20, Korozní pevnost, únavová pevnost a odolnost těchto slitin proti korozi je lepší než u Ti-6Al-4V ELI. Ve srovnání se slitinou plus titanu má slitina titanu vyšší pevnost ve vodě a lepší výkon řezu a houževnatost, vhodnější pro implantaci jako implantát do lidského těla. Pro lékařské použití ve Spojených státech bylo doporučeno pět slitin titanu, jmenovitě TMZFTM (Ti-12Mo -^ ZR-2Fe), Ti-13NB-13Zr , Timetal 21SRx (TI-15MO-2.5NB-0.2Si), Tiadyne 1610 (TI-16NB-9.5HF) a TI{{50 }}Mo. Odhaduje se, že takové titanové slitiny s vysokou pevností, nízkým modulem pružnosti, vynikající tvarovatelností a odolností proti korozi pravděpodobně v blízké budoucnosti nahradí slitiny Ti-6AL-4V ELI široce používané v lékařské oblasti. .

Máte-li jakékoli dotazy, kontaktujte nás. Naše společnost může vyrábět různé přizpůsobené jehly, lékařské jehly, punkční jehly, hypodermické jehly, bioptické jehly, očkovací jehly, injekční jehly, injekční jehly, veterinární jehly, jehly s hrotem pro tužky, jehly pro odběr vajíček, páteřní jehly atd. Pokud potřebujete přizpůsobené jehlové produkty, kontaktujte nás. Těšíme se na váš dotaz! Kvalita výrobků vyrobených v naší továrně vás jistě uspokojí!

Please contact us if you need: zhang@sz-manners.com