Công dụng chính của hợp kim titan là gì?

Titan là một kim loại cấu trúc quan trọng được phát triển vào những năm 1950. Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau vì độ bền riêng cao, khả năng chống ăn mòn tốt và khả năng chịu nhiệt cao. Nhiều quốc gia trên thế giới đã nhận thấy tầm quan trọng của vật liệu hợp kim xẻng nên đã liên tục nghiên cứu phát triển và ứng dụng vào thực tế.

Hợp kim titan thực tế đầu tiên là sự phát triển thành công của hợp kim TI -6 AL -4 V ở Hoa Kỳ vào năm 1954, vì khả năng chịu nhiệt, độ bền, độ dẻo, độ dẻo dai, khả năng định hình, khả năng hàn, chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học là tốt, và trở thành hợp kim ace trong ngành công nghiệp hợp kim titan, việc sử dụng hợp kim đã chiếm 75% ~ 85% của tất cả các hợp kim titan. Nhiều hợp kim titan khác có thể được coi là sự biến đổi của hợp kim Ti -6 Al -4 V.

Trong những năm 1950 và 1960, nó chủ yếu phát triển hợp kim titan nhiệt độ cao cho động cơ hàng không và hợp kim titan kết cấu cho thân xe. Trong những năm 1970, một loạt hợp kim titan chống ăn mòn đã được phát triển. Từ những năm 1980, hợp kim titan chống ăn mòn và hợp kim titan cường độ cao đã được phát triển thêm. Nhiệt độ phục vụ của hợp kim titan chịu nhiệt đã tăng từ 400 độ trong những năm 1950 lên 600 ~ 650 độ trong những năm 1990. Sự xuất hiện của hợp kim cơ bản A2 (Ti3Al) và R (TiAl) làm cho titan trong động cơ đi từ đầu lạnh của động cơ (quạt và máy nén) đến đầu nóng của động cơ (tuabin) hướng. Kết cấu hợp kim titan phát triển theo hướng có độ bền cao, dẻo cao, độ bền cao, độ dẻo dai cao, mô đun cao và khả năng chịu thiệt hại cao.

Ngoài ra, các hợp kim nhớ hình dạng như Ti-Ni, Ti-Ni-Fe và Ti-Ni-Nb đã được phát triển từ những năm 1970 và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật.

Hiện tại, hàng trăm hợp kim titan đã được phát triển trên thế giới, với 20 đến 30 hợp kim nổi tiếng nhất, chẳng hạn như TI -6 AL -4 V, TI -5 AL {{5 }}. 5Sn, TI -2 AL -2. 5Zr, TI -32 Mo, Ti-Mo-Ni, TI-PD, SP -700, TI {{15} }, TI -1023, TI -10-5-3, TI -1023, BT9, BT20, IMI829, IMI 834 (2, 4].

Hợp kim titan có thể được chia thành bốn loại: hợp kim cộng và hợp kim Ti-Al (TixAl, x =1 tại đây).

2. Tiến bộ mới của hợp kim titan

Trong những năm gần đây, các nước đang phát triển hợp kim titan mới với chi phí thấp và hiệu suất cao, đồng thời nỗ lực đưa hợp kim titan đi vào lĩnh vực công nghiệp dân dụng với tiềm năng thị trường rất lớn. Những tiến bộ nghiên cứu mới về vật liệu hợp kim titan trong và ngoài nước chủ yếu thể hiện ở các khía cạnh sau.

(1) hợp kim titan nhiệt độ cao.

Sự phát triển thành công đầu tiên trên thế giới của hợp kim titan ở nhiệt độ cao là TI -6 AL -4 V, việc sử dụng nhiệt độ 300-350 độ. Sau đó, các hợp kim như IMI550 và BT 3-1 với nhiệt độ 400 độ và IMI679, IMI685, TI -6246 và TI -6242 với nhiệt độ 450 ~ 500 độ được phát triển liên tiếp. Hiện tại, hợp kim titan nhiệt độ cao mới đã được sử dụng thành công trong động cơ máy bay quân sự và dân dụng. Hợp kim IMI829, IMI834 của Anh; Hợp kim TI {15}} của Mỹ; Hợp kim BT18Y, BT36 của Nga, v.v ... Bảng 7 cho thấy nhiệt độ phục vụ tối đa của hợp kim titan nhiệt độ cao mới ở một số quốc gia [26].

Trong những năm gần đây, việc sử dụng công nghệ hóa rắn / luyện kim nhanh chóng, vật liệu composite cốt sợi hoặc hạt để phát triển hợp kim titan là hướng phát triển của hợp kim titan nhiệt độ cao, do đó việc sử dụng nhiệt độ hợp kim titan có thể tăng lên 650 độ trên [ 1,27,29,31]. McDonnell Douglas đã phát triển hợp kim titan có độ tinh khiết cao và mật độ cao bằng cách sử dụng công nghệ luyện kim bột / hóa rắn nhanh, có độ bền ở 760 độ tương đương với độ bền của hợp kim titan được sử dụng ở nhiệt độ phòng [26].

(2) Hợp kim titan dựa trên hợp chất Ti-Al.

So với hợp kim titan nói chung, ưu điểm lớn nhất của các hợp chất Ti-Al như các hợp chất liên kim loại natri Ti3Al (2) và TiAl () là hiệu suất nhiệt độ cao tốt (nhiệt độ phục vụ tối đa tương ứng là 816 và 982 độ), khả năng chống oxy hóa mạnh, khả năng chống rão tốt và trọng lượng nhẹ (mật độ chỉ bằng một nửa của siêu hợp kim niken). Những ưu điểm này khiến nó trở thành vật liệu cạnh tranh nhất cho động cơ hàng không và các bộ phận cấu trúc máy bay trong tương lai [26].

Hiện tại, hai hợp kim titan dựa trên Ti3Al, TI -21 NB -14 Al và Ti -24 Al -14 Nb- # V -0. 5Mo, đã bắt đầu sản xuất hàng loạt tại Hoa Kỳ. Các hợp kim titan khác dựa trên Ti3Al được phát triển trong những năm gần đây bao gồm Ti -24 al -11 Nb, Ti25Al -17 NB -1 Mo và Ti -25 Al {{17} } NB -3 V -1 Mo, v.v. [29]. Thành phần của hợp kim titan dựa trên TiAl () nằm trong khoảng Ti- (46-52) Al- (1-10) M (at. Phần trăm), trong đó M là ít nhất một phần tử của V, Cr, Mn, Nb, Mn, Mo và W. Gần đây, hợp kim titan dựa trên TiAl 3- đã thu hút sự chú ý, chẳng hạn như hợp kim Ti -65 Al -10 Ni [1].

(3) Hợp kim titan có độ bền cao và độ dẻo dai cao.

hợp kim titan là hợp kim B120VCA (TI -13 V -11 CR -3 Al) do Công ty Crucible phát triển vào giữa những năm 1950. Loại hợp kim titan có đặc tính làm việc nóng và lạnh tốt, dễ rèn, có thể cán, hàn, có thể qua dung dịch và xử lý lão hóa để có được cơ tính cao hơn, chịu được môi trường tốt và độ bền và độ dai đứt gãy rất phù hợp. Hợp kim titan kiểu mới có độ bền cao và độ dẻo dai cao là đại diện tiêu biểu nhất cho những điều sau đây [26,30]:

Ti1023 (TI -10 V -2 Fe - # Al), hợp kim này có thể so sánh với thép kết cấu cường độ cao 30CrMnSiA thường được sử dụng trong các bộ phận kết cấu máy bay, với hiệu suất rèn tuyệt vời;

Ti153 (TI -15 V -3 CR -3 Al -3 Sn), hiệu suất làm việc nguội của hợp kim tốt hơn titan nguyên chất công nghiệp, độ bền kéo ở nhiệt độ phòng sau khi lão hóa có thể đạt hơn 1000MPa;

21S (TI -15 Mo -3 Al -2. 7NB -0. 2Si), hợp kim này là một hợp kim titan mới, có độ bền cực cao được phát triển bởi Timet Division of Công ty kim loại Titan của Mỹ. Nó có khả năng chống oxy hóa tốt, đặc tính làm việc nóng và lạnh tuyệt vời, và có thể được làm thành 0. 064mm độ dày của lá;

Sp -700 (TI -4. 5Al -3 V -2 Mo -2 Fe) hợp kim titan được phát triển bởi Tập đoàn Ống thép Nhật Bản (NKK) có độ bền cao, siêu dẻo độ giãn dài lên đến 2000 phần trăm và nhiệt độ tạo hình siêu dẻo thấp hơn 140 độ so với TI -6 AL -4 V. Nó có thể thay thế hợp kim Ti -6 Al -4 V bằng công nghệ liên kết siêu dẻo-khuếch tán (SPF / DB) để sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ khác nhau;

Nga đã phát triển BT -22 (TI -5 V -5 MO -1 CR -5 AL), độ bền kéo của nó có thể đạt hơn 1105MPA

(4) Hợp kim titan chống cháy. Các hợp kim titan thông thường có xu hướng đốt cháy ankan trong những điều kiện nhất định, điều này hạn chế ứng dụng của chúng ở một mức độ lớn. Trước thực trạng này, nhiều quốc gia đã tiến hành nghiên cứu hợp kim titan chống cháy và đạt được một số bước đột phá. Hợp kim C (còn được gọi là TI -1720), với thành phần danh nghĩa là 50TI -35 V -15 Cr (phần khối lượng), là hợp kim titan chống cháy không nhạy cảm với quá trình đốt cháy liên tục, có được sử dụng trong động cơ F119. Btt -1 và BTT -3 là hợp kim titan chống cháy do Nga phát triển, cả hai đều là hợp kim dòng Ti-Cu-Al, có hiệu suất quá trình biến dạng nhiệt khá tốt và có thể được sử dụng để chế tạo phức các bộ phận [26].

(5) Hợp kim titan y tế.

Titan không độc, nhẹ, độ bền cao và có tính tương hợp sinh học tuyệt vời. Nó là một vật liệu kim loại y tế rất lý tưởng và có thể được sử dụng làm vật liệu cấy ghép cơ thể người. Hiện tại, hợp kim Ti -6 Al -4 V ELI vẫn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế. Tuy nhiên, chất sau có thể kết tủa một lượng cực nhỏ vanadi và ion nhôm, làm giảm khả năng thích ứng của tế bào và có thể gây hại cho cơ thể con người. Vấn đề này đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong lĩnh vực y tế. Ngay từ giữa -1980 s, Qiang đã bắt đầu phát triển các hợp kim titan không chứa nhôm, không chứa vanadi và tương thích sinh học để sử dụng trong phẫu thuật chỉnh hình. Nhật Bản, Anh, v.v. cũng đã có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực này và đạt được một số tiến bộ mới. Ví dụ, Nhật Bản đã phát triển một loạt các hợp kim titan cộng với khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, bao gồm TI -15 ZR -4 NB _4 TA -0. 2PD, TI {{11} } ZR -4 NB-ATA -0. 2PD -0. 2 0 ~ 0,05N, TI -15 SN -4 NB {{22} } TA -0. 2PD và TI -15 SN -4 NB -2 TA -0. 2PD -0. 20, Độ bền ăn mòn, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn của những hợp kim này tốt hơn Ti -6 Al -4 V ELI. So với hợp kim titan cộng với hợp kim titan, hợp kim titan có độ bền nước cao hơn, hiệu suất vết mổ tốt hơn và độ dẻo dai, phù hợp hơn để cấy ghép làm vật liệu cấy ghép trong cơ thể người. Hợp kim 5 -titanium đã được khuyến nghị sử dụng trong y tế ở Hoa Kỳ, Cụ thể là TMZFTM (Ti -12 Mo - ^ ZR -2 Fe), Ti -13 NB -13 Zr , Timetal 21SRx (TI -15 MO -2. 5NB -0. 2Si), Tiadyne 1610 (TI -16 NB -9. 5HF) và TI {{50 }} Mo. Người ta ước tính rằng các hợp kim titan như vậy với độ bền cao, mô đun đàn hồi thấp, khả năng định dạng tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn có khả năng thay thế các hợp kim Ti -6 AL -4 V ELI được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế trong tương lai gần .

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hãy liên hệ với chúng tôi. Công ty chúng tôi có thể sản xuất các loại kim tùy chỉnh khác nhau, kim y tế, kim chọc, kim tiêm dưới da, kim sinh thiết, kim tiêm vắc xin, kim tiêm, kim tiêm, kim thú y, kim đầu bút chì, kim lấy noãn, kim tuỷ sống, v.v. Nếu bạn cần tùy chỉnh sản phẩm kim, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi mong muốn được yêu cầu của bạn! Chất lượng sản phẩm được sản xuất tại xưởng của chúng tôi chắc chắn sẽ làm hài lòng quý khách!

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