Edusammud titaanisulamite väljatöötamisel

Titaani, titaanisulamite ja titaaniühendite suurepärased omadused on tekitanud nende järele tungiva vajaduse. Kõrge tootmiskulu on aga piiranud nende kasutamist.

Vaatamata oma suurepärastele omadustele on titaanisulamist osad titaani ja selle sulamite universaalsest kasutamisest veel kaugel, kuna need on seotud selliste probleemidega nagu kõrged hinnad, halb vormitavus ja halb keevitatavus. Olgu selleks metalli esmane sulatamine või hilisem töötlemine, on titaanisulami hind palju kõrgem kui teistel metallidel.

Titaanisulami peaaegu võrguvormimise tehnoloogia ja elektronkiirkeevituse, plasmakaarkeevituse, laserkeevituse ja muude kaasaegsete keevitustehnoloogiate arendamise tõttu viimastel aastatel ei ole titaanisulami vormimise ja keevitamise probleemid enam titaanisulamite kasutamist piirav tegur, viimastel aastatel on riigid välja töötanud odavaid ja suure jõudlusega uut tüüpi titaanisulameid ning püüavad muuta titaanisulamid tohutu turupotentsiaaliga tsiviiltööstuse valdkonnaks. Titaanisulamite materjalide uurimise uued edusammud kodu- ja välismaal kajastuvad peamiselt järgmistes aspektides.

Kõrge temperatuuriga titaani sulam

Viimastel aastatel on välisriigid kasutanud titaanisulamite arendamiseks kõrgtemperatuurse titaanisulami arendussuunana kiire tahkumise / pulbermetallurgia tehnoloogiat, kiud- või osakestega tugevdatud komposiitmaterjale, nii et titaanisulamite kasutamist saab suurendada üle 650 kraadi. temperatuuri. USA McDonnell Douglas Company on edukalt välja töötanud kõrge puhtusastmega ja suure tihedusega titaanisulami, kasutades kiire tahkumise/pulbermetallurgia tehnoloogiat ja selle tugevus 760 kraadi juures on võrdne praeguse toatemperatuuril kasutatava titaanisulami tugevusega.

Titaan-alumiiniumühendil põhinev titaanisulam

Võrreldes tavaliste titaanisulamite, titaani- ja alumiiniumiühenditega, mis põhinevad naatrium-Ti3Al (2) ja TiAl ( ) intermetallilistel ühenditel, on kõrgel temperatuuril toimimise suur eelis hea (kõrge temperatuur vastavalt 816 ja 982 kraadi), oksüdatsioonikindlus, libisemiskindlus. ja kerge kaal (niklipõhiste kõrgtemperatuuriliste sulamite tihedus vaid 1/2), muudavad need eelised sellest konkurentsivõimelise materjaliga lennukimootorite ja lennukite konstruktsioonikomponentide tuleviku. Materjal.

Kõrge tugevusega ja suure sitkusega titaanisulam

-tüüpi varajane titaanisulam on Ameerika Ühendriikide ettevõtte Crucible väljatöötatud B120VCA sulam (Ti-13v-11Cr-3Al). -tüüpi titaanisulamitel on head kuum- ja külmtöötlusomadused, neid on lihtne sepistada, neid saab valtsida, keevitada, võib olla tahke lahus - vananemistöötlus, et saavutada kõrged mehaanilised omadused, hea keskkonnakindlus ning hea sobivuse tugevus ja purunemiskindlus. Uued ülitugevad ja tugevad titaanisulamid Järgmiste tüüpide esindajad:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), sulamist ja lennuki konstruktsioonikomponendid, mida tavaliselt kasutatakse 30CrMnSiA kõrgtugevast konstruktsiooniterasest, on võrreldav suurepärase sepistamisvõimega;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), sulami külmtöötlemise jõudlus on parem kui tööstuslikul puhtal titaanil ja toatemperatuuril saavutatav tõmbetugevus pärast vanandamist võib jõuda üle 1000 MPa;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), sulam on uut tüüpi oksüdatsioonikindel tugev titaanisulam, mille on välja töötanud Timet Division USA Titanium Metals Company hea oksüdatsioonikindluse, suurepäraste kuum- ja külmtöötlemisomadustega saab valmistada fooliumid paksusega 0,064 mm;

Leegiaeglustav titaanisulam

Tavalistel titaanisulamitel on kalduvus teatud tingimustel põleda, mis piirab suuresti nende kasutamist. Seda olukorda silmas pidades on kõik riigid alustanud leegiaeglustavate titaanisulamite uurimist ja teinud mõningaid läbimurdeid. Ameerika Ühendriikides välja töötatud sulam c, mis on pideva põlemisega mittetundlik leegiaeglustav titaanisulam, mida on kasutatud F119 mootoris. BTT-1 ja BTT-3 leegiaeglustavate titaanisulamite Venemaal väljatöötamiseks, on Ti-Cu-Al sulamid, neil on üsna hea termilise deformatsiooniprotsess, neid saab kasutada keerukate osade valmistamiseks.

Meditsiiniline titaani sulam

Titaan on mittetoksiline, kerge, kõrge tugevusega ja suurepärase biosobivusega, on väga ideaalne meditsiiniline metallmaterjal, mida saab kasutada inimkehasse siirdatavate implantaatidena. Praegu on meditsiinis laialdaselt kasutatav Ti-6Al-4v ELI sulam. Viimane sadestab aga väga väikese koguse vanaadiumi- ja alumiiniumioone, vähendades selle rakulist kohanemisvõimet ja võib kahjustada inimkeha. See probleem on meditsiiniringkondades juba pikka aega laialdast muret tekitanud. Ameerika Ühendriigid hakkasid juba -1980ndate keskpaigas välja töötama alumiiniumi-, vanaadiumivabu, bioloogiliselt ühilduvaid titaanisulameid ortopeediliste operatsioonide jaoks. Ka Jaapan, Ühendkuningriik ja teised riigid on selles valdkonnas teinud palju uurimistööd ja teinud mõningaid uusi edusamme. Arvatakse, et LU titaanisulami suure tugevuse, madala elastsusmooduli ning suurepäraste vormimis- ja korrosioonikindlusomadustega asendab lähitulevikus tõenäoliselt Ti-6Al-4V. ELI sulam, mida kasutatakse laialdaselt meditsiinivaldkonnas.