Status pembangunan aloi titanium kekuatan tinggi dan keanjalan tinggi

Status pembangunan aloi titanium kekuatan tinggi dan keanjalan tinggi

Keupayaan ubah bentuk anjal bahan logam terjejas oleh kekuatan hasil dan modulus anjal, dan had anjal (ε0.2) garis tegangan secara amnya kurang daripada 1%. Kekuatan aloi titanium tradisional adalah dalam julat 400 ~1500 MPa mengikut gred aloi, modulus anjal adalah antara 50 ~120 GPa, yang jauh lebih rendah daripada keluli (kira-kira 210 GPa), dan kapasiti ubah bentuk anjal adalah kira-kira dua kali ganda daripada keluli. Aloi titanium mempunyai keupayaan ubah bentuk anjal yang sangat baik kerana kekuatannya yang tinggi dan modulus anjal yang rendah, dan digunakan secara meluas dalam bidang aeroangkasa.

Pada tahun 1950-an, Amerika Syarikat mula menggunakan bolt aloi titanium TI-6AL-4V pada pengebom B-52, membuka aplikasi pengikat aloi titanium dalam bidang aeroangkasa. Dengan keperluan ringan berterusan aeroangkasa dan senjata, penggunaan ringan, kekuatan tinggi, dan aloi titanium keanjalan tinggi dalam pengikat telah secara beransur-ansur menggantikan keluli tradisional 30CrMosia, meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan peralatan. Pada masa ini biasanya α+β aloi titanium jenis β, seperti Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al dan Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.3Si ( β 21S), dan lain-lain, kekuatan tegangan pada dasarnya adalah 1Pa00

Sejak tahun 1970-an, McDonnell Douglas telah menggunakan TI-13V-11CR-3AL untuk mengeluarkan mata air pesawat awam, menggantikan keluli musim bunga dan mengurangkan berat badan sebanyak 70%. Kemudian, Lockheed, Boeing dan Airbus mula menggunakan bahan aloi β-titanium untuk membuat komponen musim bunga, seperti kunci gear pendaratan, pulangan hidraulik, dan kawalan pesawat. Aloi tipikal adalah Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn dan Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), dan modulus anjal mereka adalah kira-kira 104 GPa. Kekuatan tegangan adalah 1300~1450 MPa.

Jenama tipikal yang digunakan di China ialah TB2, TB3 dan TB5. Pada masa ini, α+β dan aloi titanium jenis β yang digunakan untuk mata air dan pengikat umumnya α+β struktur dua fasa untuk mendapatkan kekuatan yang tinggi. Pada masa yang sama, modulus keanjalan (90~120 GPa) juga lebih tinggi, menghasilkan sifat-sifat anjal yang lebih rendah. Oleh itu, sukar untuk memenuhi keperluan pesawat canggih untuk bahan kekuatan tinggi dan anjal tinggi. Sebagai bahan rivet khas, aloi Ti-45Nb jenis β telah digunakan secara meluas dalam produk aeroangkasa di rumah dan di luar negara. Aloi ini mempunyai kelebihan modulus anjal yang rendah, plastik yang baik, dan kebolehbentukan kerja sejuk yang baik, tetapi kekuatan, terutamanya kekuatan hasil, rendah, dan kekuatan dan sifat anjal kurang dipadankan.

Sejak tahun 1990-an, untuk mengurangkan modulus anjal aloi titanium perubatan, satu siri aloi titanium jenis anjal rendah β telah dibangunkan, seperti Ti-29NB-13Ta-4.6Zr dan Ti-35NB-5Ta-7Zr, dan lain-lain, untuk mendapatkan sifat-sifat anjal yang lebih baik. Walau bagaimanapun, aloi titanium ini telah dibangunkan untuk bidang perubatan. Kekuatan aloi titanium adalah rendah, dan sukar untuk memenuhi kekuatan yang tinggi dan keperluan keanjalan yang tinggi aloi titanium untuk pengikat penerbangan dan mata air. Pada tahun 2003, Toyota Central Research Institute of Japan membangunkan aloi titanium pelbagai fungsi (logam getah) dengan sifat-sifat komprehensif yang sangat baik. Komposisi biasa adalah ti-23nb -0.7 ta-2zr -1.2 2o (pecahan atom %). Aloi ini cacat sebanyak 90% gulungan sejuk. Kekuatan belakang boleh mencapai 1200 MPa, modulus anjal adalah 55 GPa, dan had anjal boleh mencapai kira-kira 2.5%. Ia menunjukkan padanan kekuatan yang sangat baik dan keanjalan yang tinggi. Aloi ini mempunyai keanjalan yang berterusan dalam julat suhu yang luas.

Aloi jenis β metastable Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) yang dibangunkan oleh Institut Bahan Logam Akademi Sains Cina juga menunjukkan sifat-sifat anjal yang sangat baik, dengan modulus anjalnya serendah 42 GPa dan ketegangan anjal setinggi 3.3%. Selepas rawatan penuaan penyelesaian, ia juga mempunyai kekuatan yang sangat tinggi dan padanan keanjalan yang tinggi. Logam getah dan TI-2448 adalah wakil tipikal kekuatan tinggi maju dan aloi titanium keanjalan tinggi. Ini menunjukkan aloi titanium boleh mencapai kekuatan tinggi dan padanan keanjalan tinggi. Prestasi cemerlangnya bergantung kepada reka bentuk komponen yang bijak dan teknologi penyediaan yang sesuai.

Nicole