Высокотемпературные титановые сплавы и их классификация и свойства

Первым в мире успешным высокотемпературным титановым сплавом был TI-6AL-4V с температурой обслуживания 300-350 ° C. Последующие события привели к таким сплавам, как IMI550 и BT3-1, с температурами обслуживания до 400 ° C, а IMI679, IMI685, TI-6246 и TI-6242 с температурами обслуживания 450-500 ° C. Новые высокотемпературные титановые сплавы, используемые в настоящее время в авиационных двигателях, включают британские сплавы IMI829 и IMI834, сплавы TI-1100 в США и сплавы России BT18Y и BT36. В последние годы направление развития высокотемпературных титановых сплавов было сосредоточено на использовании технологии быстрого затвердевания/порошковой металлургии и композитов, усиленных клетчаткой или частицами, которые могут повысить температуру обслуживания титановых сплавов до более 650 ° C. McDonnell Douglas в США успешно разработал титановый сплав высокой плотности с использованием технологии быстрого затвердевания/металлургии порошка, с силой при 760 ° C, сравнимой с силой титановых сплавов, используемых при комнатной температуре.

Титано-алюминиевые титановые сплавы на основе соединений

По сравнению с общими титановыми сплавами, титано-алюминиевыми интерметаллическими интерметаллическими (α2) и TIAL (γ) имеют такие преимущества, как хорошие высокотемпературные показатели (температура обслуживания 816 и 982 ° C, соответственно), сильная устойчивость к окислению, хорошее ползучие Сопротивление и легкий вес (плотность только вдвое меньше, чем у суперсплавы на основе никеля). Эти преимущества делают их конкурентными материалами для будущих авиационных двигателей и структурных компонентов. В настоящее время два титановых сплавов на базе TI3AL, TI-21NB-14AL и TI-24AL-14NB-0,5 МО, начали массовое производство в США. Другие недавно разработанные титановые сплавы на основе TI3AL включают TI-24AL-11NB, TI-25AL-17NB-1MO и TI-25AL-10NB-3V-1MO. Титановые сплавы на основе (γ) изучаются для композиций, начиная от тал-(1-10) M (At.%), Где M-по крайней мере один элемент из V, Cr, Mn, NB, MO и W. В последнее время титановые сплавы на основе TIAL3, такие как TI-65AL-10NI, начали привлекать внимание.

Высокие и высококачественные титановые сплавы β-типа

Первым титановым сплавом β-типа был B120VCA (TI-13V-11CR-3AL), разработанный тигром в середине 1950-х годов. Титановые сплавы β-типа обладают хорошими горячими и холодными характеристиками, простыми для подготовки, могут быть свернуты и сварены, а также достигать высоких механических свойств, хорошей экологической устойчивости, а также хорошего комбинации прочности и прочности переломов посредством раствора и лечения старения. Репрезентативные новые высокопрочные и высокие титановые сплавы β-типа включают:

• TI1023 (TI-10V-2FE-3AL): этот сплав имеет производительность, сопоставимые с обычно используемой высокопрочной конструкционной сталью 30 CRMNSIA в конструкционных компонентах самолетов и обладает отличной производительности ковки.
• TI153 (TI-15V-3CR-3AL-3SN): этот сплав обладает лучшими показателями холодной обработки, чем промышленный чистый титан, с прочностью растяжения в комнатной температуре более 1000 МПа после старения.
• β21S (TI-15MO-3AL-2,7NB-0,2SI): разработанный с помощью сплава, обладает превосходной устойчивостью к окислению и горячей и холодной обработке и может быть превращена в фольгу с толщиной 0,064 мм.
• SP-700 (TI-4,5AL-3V-2MO-2FE): разработан Japan Steel Pipe Company (NKK), сплава имеет высокую прочность и сверхпластичное удлинение до 2000%, причем сверхпластическая температура формирования на 140 ° C ниже, чем TI-6AL-4V, что делает его подходящим для производства различных аэрокосмических компонентов с использованием технологии SuperPalastic Forming-Diffusion Diffusion (SPF/DB).
• BT-22 (TI-5V-5MO-1CR-5AL): разработанный в России, этот сплав обладает растягивающей силой более 1105 МПа.

Пламя устойчивые титановые сплавы

Обычные титановые сплавы имеют тенденцию воспламенить в определенных условиях, значительно ограничивая их применение. Чтобы решить эту проблему, страны провели исследование пламенных титановых сплавов и сделали определенные прорывы. Сплав C (также известный как сплав T), разработанный в Китае, с номинальной композицией 50ti-35v-15cr (массовая фракция), представляет собой пламенный титановый сплав, нечувствительный к непрерывному сжиганию и использовался в двигателе F119. BTT-1 и BTT-3, разработанные в России, представляют собой огноустойчивые титановые сплавы на основе Ti-Cu-Al с хорошими характеристиками обработки горячей деформации, подходящими для изготовления сложных деталей.

Медицинские титановые сплавы

Титан нетоксичен, легкий, высокий уровень и имеет превосходную биосовместимость, что делает его идеальным материалом для применения титана медицинского качества, таких как имплантаты. В настоящее время сплав TI-6AL-4V Eli широко используется в области медицины. Тем не менее, высвобождение следов ионов ванадий и алюминия снижает совместимость с клетками и может нанести вред человеческому организму, что давно вызывает беспокойство в медицинском сообществе. С середины 1980-х годов в США разрабатывают титановые сплавы без алюминия и ванадие с биосовместимостью для ортопедических применений. Япония, Великобритания и другие страны также провели обширные исследования и достигли нового прогресса. Например, в Японии разработала серию α+β-титановых сплавов с превосходной биосовместимостью, включая Ti-15ZR-4NB-4TA-0,2PD, TI-15ZR-4NB-4TA-0.2PD-0.2-05N, TI-15SN- 4NB-2TA-0,2PD и TI-15SN-4NB-2TA-0.2PD-0.2. Эти сплавы имеют лучшую коррозионную устойчивость, усталостную силу и коррозионную стойкость, чем TI-6AL-4V Eli. По сравнению с α+β -титановыми сплавами, β -титановые сплавы обладают более высокой силой, лучшими показателями и выносливостью, что делает их более подходящими для имплантатов. В США для медицинского использования было рекомендовано пять β-титановых сплавов: TMZFTM (TI-12MO-6ZR-2FE), TI-13NB-13ZR, TIMETAL 21SRX (TI-15MO-2,5NB-0,2SI), TiAdyne 1610 (TI -16NB-9,5HF) и TI-15MO. Ожидается, что в ближайшем будущем эти высокопрочные, низкие модулюсы и превосходная формируемость и коррозионная устойчивость β-титановых сплавов могут заменить широко используемый сплав Eli титана 6AL4V в медицинской области.