Титановий сплав відноситься до різноманітних сплавів металів, виготовлених з титану та інших металів. Титан є важливим конструкційним металом, розробленим у 1950-х роках. Титановий сплав має високу міцність, хорошу стійкість до корозії та високу термостійкість. У 1950-х і 1960-х роках основна увага була приділена розробці жароміцних титанових сплавів для авіаційних двигунів і конструкційних титанових сплавів для корпусів літаків.
У 1970-х роках було розроблено низку корозійностійких титанових сплавів. З 1980-х років корозійностійкі титанові сплави та високоміцні титанові сплави отримали подальший розвиток. Титанові сплави в основному використовуються для виготовлення частин компресора авіаційних двигунів, а потім ракет, ракет і деталей конструкції високошвидкісних літаків.
Титан - новий вид металу. Його властивості пов’язані з вмістом домішок вуглецю, азоту, водню, кисню тощо. Найчистіший йодид титану має вміст домішок не більше 0,1%, але його міцність низька, а пластичність висока . Властивості 99,5% промислового титану: щільністьρ =4.5 г/см 3 , температура плавлення 1725 градусів, теплопровідністьλ =15.24 Вт/(мК), міцність на розрив σb=539МПа, подовження δ=25%, усадка перерізу ψ=25%, модуль пружності E=1. 078×105 МПа, твердість HB195.
висока міцність
Таблиця порівняння продуктивності кількох металевих матеріалів
Щільність титанового сплаву зазвичай становить близько 4,51 г/см3, що становить лише 60% від щільності сталі. Деякі високоміцні титанові сплави перевищують міцність багатьох легованих конструкційних сталей. Таким чином, питома міцність (міцність/щільність) титанового сплаву набагато більша, ніж у інших металевих конструкційних матеріалів, і можна виготовляти деталі з високою одиничною міцністю, хорошою жорсткістю та малою вагою. Компоненти авіаційних двигунів, рами, обшивки, кріплення та шасі – усі вони виготовлені з титанових сплавів.
Висока термічна міцність
Температура використання на кілька сотень градусів вища, ніж у алюмінієвого сплаву. Він може зберігати необхідну міцність за середньої температури та працювати протягом тривалого часу за 450-500 градусів. Ці два типи титанових сплавів все ще мають високу питому міцність в діапазоні від 150 градусів до 500 градусів, тоді як питома міцність алюмінієвого сплаву значно зменшується при 150 градусах. Робоча температура титанового сплаву може досягати 500 градусів, тоді як алюмінієвого сплаву нижче 200 градусів.
Хороша стійкість до корозії
Титанові сплави працюють у вологій атмосфері та морській воді, і їх стійкість до корозії набагато краща, ніж у нержавіючої сталі. Вони особливо стійкі до точкової корозії, кислотної корозії та корозії під напругою. Вони мають відмінну корозійну стійкість до лугів, хлоридів, хлорорганічних речовин, азотної кислоти, сірчаної кислоти тощо. Однак титан має низьку корозійну стійкість до відновлюючих кисню та хромових солей.
Хороша низька температура
механічні властивості при низьких і наднизьких температурах. Титанові сплави з хорошими низькотемпературними властивостями та надзвичайно низьким вмістом інтерстиціальних елементів, такі як TA7, все ще можуть зберігати певну пластичність при -253 ступені. Тому титанові сплави також є важливим низькотемпературним конструкційним матеріалом.
Висока хімічна активність
Вироби з титанового сплаву
Титан має високу хімічну активність і сильно реагує з O 2 , N 2 , H 2 , CO, CO 2 , водяною парою, аміаком тощо в атмосфері. Коли вміст вуглецю перевищує 0.2%, у титановому сплаві утворюється твердий TiC; коли температура висока, він також утворює твердий поверхневий шар TiN під час реакції з N; вище 600 градусів титан поглинає кисень, утворюючи загартований шар з високою твердістю; при підвищенні вмісту водню також утворюється крихкий шар. Твердий і крихкий поверхневий шар, утворений поглинанням газу, може досягати глибини від 0,1 до 0,15 мм, а ступінь зміцнення становить від 20% до 30%. Титан також має високу хімічну спорідненість і схильний до адгезії до поверхні тертя.
Низька теплопровідність
використовувати
Титановий сплав має високу міцність і низьку щільність, хороші механічні властивості, хорошу в'язкість і стійкість до корозії. Крім того, титановий сплав має погану технологічну продуктивність, важко різається та дуже легко поглинає домішки, такі як водень, кисень, азот і вуглець під час гарячої обробки. Він також має погану зносостійкість і складний процес виробництва. Промислове виробництво титану почалося в 1948 році. Потреби розвитку авіаційної промисловості зумовили розвиток титанової промисловості із середньорічними темпами зростання близько 8%. Річний випуск матеріалів для обробки титанових сплавів у світі досяг понад 40 000 тонн, і існує близько 30 марок титанових сплавів. Найпоширенішими титановими сплавами є Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) і промисловий чистий титан (TA1, TA2 і TA3). Титанові сплави в основному використовуються для виготовлення деталей компресорів авіаційних двигунів, потім ракет, ракет і деталей конструкції високошвидкісних літаків. У середині -1960} минулого століття титан і його сплави використовувалися в загальній промисловості для виготовлення електродів для електролітичної промисловості, конденсаторів для електростанцій, нагрівачів для переробки нафти та опріснення морської води, а також пристроїв для контролю забруднення навколишнього середовища. Титан і його сплави стали стійким до корозії конструкційним матеріалом. Він також використовується для виробництва матеріалів для зберігання водню та сплавів з пам’яттю форми.
