Титанові сплавивиявляють різні властивості залежно від їх складу та структури. Титан має дві кристалічні структури: -титан з гексагональною решіткою нижче 882 градусів і -титан з об'ємно-центрованою кубічною структурою вище 882 градусів. Додаючи відповідні легуючі елементи, вміст фази та температури переходу можна маніпулювати для отримання різних типів титанового сплаву. При кімнатній температурі титанові сплави можна розділити на три категорії.
1. Титановий сплав: Цей однофазний сплав складається з -фазного твердого розчину. Він зберігає свою -фазову структуру як при нормальних, так і при підвищених температурах. Титановий сплав демонструє стабільну організацію, нижчу зносостійкість порівняно з чистим титаном і відмінну стійкість до окислення. Незважаючи на те, що він зберігає свою міцність і опір повзучості між 500-600 градусами, його не можна зміцнити за допомогою термічної обробки. Міцність титанового сплаву при кімнатній температурі не особливо висока.
2. Бета-титановий сплав: Цей однофазний сплав складається з -фазного твердого розчину. Володіє високою міцністю навіть без термічної обробки. Крім того, сплав можна додатково зміцнити за допомогою таких процесів, як загартування та старіння. Міцність на розрив бета-титанового сплаву при кімнатній температурі може досягати 1372-1666 МПа.
3. Альфа-бета титановий сплав: Цей дуплексний сплав демонструє відмінні загальні характеристики, включаючи хорошу організаційну стабільність, міцність, пластичність і властивості деформації при високій температурі. Він добре підходить для гарячої обробки тиском, загартування та старіння для підвищення його міцності. Термічно оброблений альфа-бета-титановий сплав демонструє 50-100% збільшення міцності порівняно з відпаленим станом. Він може витримувати тривалу роботу при температурах 400-500 градусів і демонструє чудову термічну стабільність, поступаючись лише альфа-титановому сплаву.
Серед цих трьох типів титанових сплавів найчастіше використовуються титановий сплав і альфа-бета-титановий сплав. З точки зору оброблюваності, титановий сплав забезпечує кращу продуктивність, за ним йде альфа-бета-титановий сплав, тоді як бета-титановий сплав відстає. Відповідні коди для цих сплавів: TA для титанового сплаву, TB для бета-титанового сплаву та TC для альфа-бета-титанового сплаву.
Експлуатаційні характеристики титанових сплавів:
1. Висока міцність: титанові сплави мають щільність приблизно 4,51 г/см³, що становить лише 60% сталі. Деякі високоміцні титанові сплави перевершують міцність багатьох легованих конструкційних сталей. Отже, питома міцність (міцність/щільність) титанових сплавів перевищує таку в інших металоконструкційних матеріалів. Ці сплави ідеально підходять для виготовлення легких компонентів з високою міцністю та жорсткістю, таких як деталі авіаційних двигунів, скелети, обшивки, кріплення та шасі.
2. Висока термічна міцність: титанові сплави можуть витримувати більш високі температури порівняно з алюмінієвими сплавами. Вони можуть зберігати необхідну міцність навіть за середніх температур і демонструвати виняткову міцність між 150-500 градусами. Навпаки, міцність алюмінієвих сплавів значно знижується при 150 градусах. Діапазон робочих температур титанових сплавів досягає 500 градусів, тоді як алюмінієві сплави обмежені температурами нижче 200 градусів.
3. Чудова стійкість до корозії: титанові сплави мають чудову стійкість до корозії у вологій атмосфері та морській воді, перевершуючи нержавіючу сталь. Вони виявляють надійну стійкість до точкової корозії, кислотної корозії та корозії під напругою. Титанові сплави також демонструють чудову стійкість до дії лугів, хлоридів, хлорорганічних речовин, азотної кислоти, сірчаної кислоти тощо. Однак вони виявляють погану корозійну стійкість до відновних середовищ, що містять кисень і солі хрому.
4. Хороші низькотемпературні характеристики: Титанові сплави зберігають свої механічні властивості навіть при низьких і наднизьких температурах. Завдяки низькому коефіцієнту теплового розширення певні титанові сплави, такі як TA7, зберігають пластичність навіть при -253 ступені. Таким чином, титанові сплави є вирішальними конструкційними матеріалами для низькотемпературних застосувань.
5. Значна хімічна активність: Титан демонструє високу хімічну активність, сильно реагуючи з такими атмосферними елементами, як кисень, азот, водень, оксид вуглецю, вуглекислий газ, водяна пара та аміак. Наприклад, коли вміст вуглецю перевищує 0,2%, у сплаві утворюються тверді карбіди титану (TiC). Подібним чином при вищих температурах реакція з азотом призводить до утворення твердих поверхневих шарів нітриду титану (TiN). Титан легко поглинає кисень вище 600 градусів, в результаті чого утворюється загартований шар. Крім того, підвищений вміст водню може призвести до утворення крихкого шару. Ці реакції можуть викликати явища зчеплення з поверхнями тертя.
6. Низька теплопровідність і еластичність: Титан має низьку теплопровідність (приблизно 15,24 Вт/(м·К)). Його теплопровідність становить близько 1/4 нікелю, 1/5 заліза і 1/14 алюмінію. Титанові сплави демонструють ще нижчу теплопровідність порівняно з чистим титаном.
Контакти:
Якщо у вас виникли запитання, зв’яжіться з нами. Графік роботи: з 8:30 до 17:30
Електронна пошта:zhangjixia@bjygti.com
