Razvojni status zlitina titana visoke trdnosti in visoke elastičnosti

Razvojni status zlitina titana visoke trdnosti in visoke elastičnosti

Na elastično deformacijo kovinskih materialov vplivata trdnost donosa in elastični moduli, elastična meja (ε0,2) natezne linije pa je na splošno manjša od 1%. Moč tradicionalne zliine titana je v območju 400~1500 MPa glede na razred zlitina, elastični modul je med 50~120 GPa, ki je precej nižji od jekla (približno 210 GPa), elastična deformacijo zmogljivost pa je približno dvakrat večja kot jekla. Titanova zlitina ima odlično elastično deformacijo zaradi visoke trdnosti in nizkih elastičnih modulov, široko pa se uporablja tudi na zračnem področju.

V 1950ih so ZDA prvič uporabile ti-6AL-4V vijake iz titanove zliine na bombnik B-52 in tako odprle nanos pritrdilnikov zlitina titana v zračnem polju. Z nenehnimi lahkimi zahtevami zračnega in orožja je uporaba lahkih, visoko trdnosti in zlitina titana visoke elastičnosti v pritrdilnikih postopoma nadomestila tradicionalno 30CrMosia jeklo, kar izboljšuje varnost in zanesljivost opreme. Trenutno se pogosto α+β in β titanovih zlitinah, Na primer Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al i Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.3Si ( β 21S), itd., natezna jakost je u osnovi 1000 MPa nivo.

McDonnell Douglas že od 70. let uporablja TI-13V-11CR-3AL za proizvodnjo vzmeti civilnih letal, ki za 70 %. Kasneje so Lockheed, Boeing in Airbus začeli uporabljati β-titanove zlitina materiale za vzmeti komponente, kot so ključavnice pristajalnega orodja, hidravlična vrnitev in nadzor zrakoplova. Značilni zliti sta Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn in Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), njihov elastični modul pa je približno 104 GPa. Natezna trdnost je 1300~ 1450 MPa.

Tipične blagovne znamke, ki se uporabljajo na Kitajskem, so TB2, TB3 in TB5. Trenutno zlitina titana α+β in β tipa, ki se uporabljata za vzmeti in pritrdila, na splošno sprejmeta α+β dvofazno strukturo za pridobitev visoke trdnosti. Hkrati je tudi modul elastičnosti (90~ 120 GPa) višji, kar ima za posledico nižje elastične lastnosti. Zato je težko izpolnjevati zahteve naprednih letal za visoko trdnost in visoko elastične materiale. Kot poseben material za zakovice je β vrste Ti-45Nb pogosto uporabljena v vesoljskih izdelkih doma in v tujini. Zlitje ima prednosti nizkih elastičnih modulov, dobre plastičnosti in dobre hladne delovne formabilnosti, vendar pa je moč, predvsem donosna trdnost, nizka, moč in elastične lastnosti pa se slabo ujemajo.

Od 1990-jih, Da bi se umanjeo elastični modul medicinskih titanijevih letina, razvila se serija niskih elastičnih modula metastabilnih β-vrsta titanijevih letina, na primer Ti-29NB-13Ta-4.6Zr i Ti-35NB-5Ta- 7Zr itd., kako bi se dobile bolje elastične lastnosti. Vendar je bila ta zlitina titana razvita za medicinsko področje. Moč zlitina titana je nizka, težko pa je izpolnjevati visoke zahteve glede trdnosti in visoke elastičnosti titanove zlitve za letalska pritrdila in vzmeti. Leta 2003 je Toyota Central Research Institute of Japan razvil multifunkcijo titanove zliine (gumijasta kovina) z odličnimi celovitimi lastnostmi. Tipična sestava je ti-23nb -0,7 ta-2zr -1,2 2o (atomska frakcija %). Zlitino deformiše 90% hladno valjanje. Moč hrbta lahko doseže 1200 MPa, elastični modul je 55 GPa, elastična meja pa lahko doseže približno 2,5%. Kaže odlično ujemanje visoke trdnosti in visoke elastičnosti. Zliina ima stalno elastičnost v širokem temperaturnem območju.

Metastabilna zlivina β tipa Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448), ki jo je razvil Inštitut za kovinske materiale Kitajske akademije znanosti, kaže tudi odlične elastične lastnosti, z elastičnim modulom pa kar 42 GPa in elastičnim sevom kar 3,3%. Po zdravljenju staranja rešitev ima tudi odlično visoko trdnost in visoko elastičnost ujemanje. Gumijasta kovina in TI-2448 sta tipična predstavnika naprednih zlitina titana visoke trdnosti in visoke elastičnosti. To kaže, da lahko zlitina titana doseže visoko trdnost in visoko elastičnost ujemanje. Njegova odlična zmogljivost je odvisna od domišIjanega oblikovanja komponent in ustrezne tehnologije priprave.

Nicole