Razvojni status visokoj snazi i visoko elastičnosti legure titanija

Razvojni status visokoj snazi i visoko elastičnosti legure titanija

Na elastičnu deformacionu sposobnost metalnih materijala utiče čvrstoća prinosa i elastični modul, a elastična granica (ε0.2) vlačna linija je uglavnom manja od 1%. Jačina tradicionalne legure titana je u rasponu od 400~1500 MPa prema ocjeni legure, elastični modul je između 50~120 GPa, što je mnogo niže od čelika (oko 210 GPa), a kapacitet elastične deformacije je oko dva puta manji od čelika. Legure titanija imaju odličnu elastičnu deformacijsku sposobnost zbog svoje visoke jačine i niskog elastičnog modula, a široko se koristi u aerosvemirskom polju.

1950-ih, Sjedinjene Države su prvi put koristile TI-6AL-4V vijke od titanijumske legure na bombarderu B-52, otvarajući primjenu pričvi za titanijumske legure u svemirskom polju. Uz kontinuirane lagane zahtjeve aerosvemira i naoružanja, primjena lakoće, visoke jačine i visoko elastičnosti titanijskih legure u pričvrsćivačima postupno je zamijenila tradicionalni 30CrMosia čelik, poboljšavajući sigurnost i pouzdanost opreme. Trenutno se obično koriste α+β i β titanijumskih legure, Kao što su Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al i Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.3Si ( β 21S), itd.

Od 1970-ih, McDonnell Douglas koristi TI-13V-11CR-3AL za proizvodnju opruga civilnih aviona, zamjenjujući oprugu čelika i smanjujući težinu za 70%. Kasnije su Lockheed, Boeing i Airbus počeli koristiti materijale od β-titanijumske legure kako bi se napravile komponente opruge, kao što su brave stajnog zupčanik, hidraulički povratak i kontrola zrakoplova. Tipične slitine su Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn i Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), a njihov elastični modul je oko 104 GPa. Vlažna čvrstoca je 1300~1450 MPa.

Tipične marke koje se koriste u Kini su TB2, TB3 i TB5. U ovom trenutku, α+β i β titanijumske legure koje se koriste za opruge i privitke uglavnom usvajaju α+β dvostupanjsku strukturu kako bi dobili visoku snagu. Istovremeno je i modul elastičnosti (90~120 GPa) veći, što rezultira nižim elastičnim svojstvima. Stoga je teško u susret zahtjevima naprednih zrakoplova za visokoj jakosti i visoko elastičnim materijalima. Kao poseban zakiv materijal, β ti-45Nb slitka je široko korištena u zrakoplovnim proizvodima u domovini i inozemstvu. Sliva ima prednosti niskog elastičnog modula, dobre plastičnosti, i dobre hladne radne formaljivosti, ali snaga, posebno snaga prinosa, je niska, a snaga i elastične osobine slabo se podudaraju.

Od 1990-ih, Kako bi se smanjio elastičan modul leuta medicinskog titana, razvijen je niz nisko elastičnih modula metastabilnih slitaka titanija tipa β tipa, kao što su Ti-29NB-13Ta-4.6Zr i Ti-35NB-5Ta- 7Zr itd., kako bi se dobila bolja elastična svojstva. Međutim, ova titanijumska legure je razvijena za medicinsko polje. Snaga legure titana je niska, a teško je u susret visokim zahtjevima za snagu i visoku elastičnost legure titana za zračne privitke i opruge. 2003. godine, Toyota Central Research Institute of Japan razvio je multifunkcionalnu slitinu titana (gumeni metal) sa odličnim sveobuhvatnim svojstvima. Tipični sastav je ti-23nb -0,7 ta-2zr -1,2 2o (atomski razlomak %). Sliva je deformisana 90% hladnim kotrljajućim. Snaga leđa može dostići 1200 MPa, elastični modul je 55 GPa, a elastično ograničenje može dostići oko 2,5%. Pokazuje odlično podudaranje visoke snage i velike elastičnosti. Sliva ima stalnu elastičnost u širokom temperaturnom rasponu.

Metastabilna sliva tipa β Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) koju je razvio Institut za metalne materijale Kineske akademije nauka također pokazuje izvrsna elastične osobine, sa svojim elastičnim modulima niskim do 42 GPa i elastičnim sojama do 3,3%. Nakon tretmana starenja rješenja, također ima izvrsnu visoku snagu i podudaranje visoke elastičnosti. Gumeni metal i TI-2448 su tipični predstavnici naprednih visokotehnološnih i visoko elastičnosti titanijskih legure. Ovo pokazuje da legure titanija mogu postići podudaranje velike snage i visoke elastičnosti. Njegova izvrsna izvedba ovisi o genijalnom dizajnu komponenti i odgovarajućoj tehnologiji pripreme.

Nicole