Úvod do čistých titánových tyčí a tyčových materiálov z titánovej zliatiny
Titán a zliatiny titánu majú dobré vlastnosti pri zváraní, spracovaní za tepla a za studena a mechanické spracovanie a môžu byť spracované na rôzne titánové profily, titánové tyče, titánové platne a titánové rúry na zásobovanie.
Titán je ideálny konštrukčný materiál. Hustota titánu nie je vysoká, len 4,5g/m3, čo je o 43% ľahší ako oceľ. Titán je však dvakrát silnejší ako železo a takmer 5-krát silnejší ako čistý hliník. Má nízku hustotu a vysokú pevnosť. Táto kombinácia vysokej pevnosti a nízkej hustoty robí z titánových tyčí veľmi dôležité postavenie v technológii. Zároveň je odolnosť tyčí z titánovej zliatiny blízka alebo prevyšuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele, takže sa široko používa v rope, chemikáliách, pesticídoch, farbivách, papierenskom priemysle, ľahkom priemysle, letectve, kozmickom priemysle, oceánskom inžinierstve a ATĎ.
Zliatiny titánumajú vysokú špecifickú pevnosť (pomer pevnosti k hustote). Prúty z titánovej zliatiny a prúty z čistého titánu hrajú nezastupiteľnú úlohu v letectve, vojenskom priemysle, lodiarstve, chemickom priemysle, hutníctve, strojárstve, zdravotníctve a iných oblastiach. Napríklad zliatina zložená z titánu a hliníka, chrómu, vanádu, molybdénu, mangánu a ďalších prvkov má po tepelnom spracovaní maximálnu pevnosť 1 176.8-1471MPa a špecifickú pevnosť 27-33. Špecifická pevnosť legovanej ocele s rovnakou pevnosťou je iba 15.5 -19. Zliatiny titánu majú nielen vysokú pevnosť, ale sú aj odolné voči korózii, takže sa široko používajú v stavbe lodí, chemických strojoch, zdravotníckych zariadeniach a iných oblastiach. Spomedzi nich sa zliatiny titánu odolné voči korózii používajú najmä v reaktoroch, vežiach, autoklávoch, výmenníkoch tepla, čerpadlách, ventiloch, odstredivkách, potrubiach, armatúrach, elektrolyzéroch atď. v rôznych vysoko korozívnych prostrediach. Vysoká cena titánových zliatin však obmedzuje ich použitie.
Aplikácia rôznych typov zliatin titánu
1. Jodid titánu, obchodný názov TAD: Ide o titán vysokej čistoty získavaný metódou jodácie, preto sa nazýva jodid titánu, alebo chemicky čistý titán. Stále však obsahuje intersticiálne nečistoty ako kyslík, dusík a uhlík, ktoré majú veľký vplyv na mechanické vlastnosti čistého titánu. So zvyšujúcou sa čistotou titánu výrazne klesá pevnosť a tvrdosť titánu; preto sa vyznačuje: dobrou chemickou stabilitou, ale nízkou pevnosťou. Vzhľadom na nízku pevnosť vysokočistého titánu má jeho použitie ako konštrukčného materiálu malý význam, preto sa v priemysle používa len zriedka. V súčasnosti sú v priemysle široko používané priemyselné tyče z čistého titánu a tyče z titánovej zliatiny.
2. Priemyselne čistý titán: Na rozdiel od chemicky čistého titánu, priemyselne čistý titán obsahuje väčšie množstvo kyslíka, dusíka, uhlíka a množstvo ďalších nečistôt (ako je železo, kremík atď.). Má nízky obsah zliatin v prírode. Zliatina titánu. V porovnaní s chemicky čistým titánom je jeho pevnosť výrazne lepšia, pretože obsahuje viac nečistôt. Jeho mechanické a chemické vlastnosti sú podobné nehrdzavejúcej oceli (ale stále menej pevné ako zliatiny titánu). Charakteristiky priemyselného čistého titánu sú: nízka pevnosť, ale dobrá plasticita, ľahké spracovanie, razenie a zváranie a dobrá opracovateľnosť; má dobrý výkon v atmosfére, morskej vode, mokrom chlóre, oxidačnom, neutrálnom a slabo redukčnom médiu. výkon. Odolnosť voči korózii a oxidácii je lepšia ako u väčšiny austenitických nehrdzavejúcich ocelí; ale tepelná odolnosť je slabá a teplota používania by nemala byť príliš vysoká. Priemyselne čistý titán je rozdelený do troch tried: GR1, GR2 a GR3 na základe obsahu nečistôt. Prvky intersticiálnych nečistôt týchto troch typov priemyselného čistého titánu sa postupne zvyšujú, takže sa postupne zvyšuje aj ich mechanická pevnosť a tvrdosť, ale zodpovedajúcim spôsobom klesá plasticita a húževnatosť. Komerčne čistý titán bežne používaný v priemysle je GR2 kvôli jeho strednej odolnosti proti korózii a komplexným mechanickým vlastnostiam. GR3 možno použiť, keď sú požiadavky na odolnosť a pevnosť proti opotrebeniu vysoké. GR1 je možné zvoliť, keď sa požaduje lepší výkon pri tvárnení.
Priemyselný čistý titán sa používa hlavne na lisovanie dielov a konštrukčných dielov odolných voči korózii s pracovnými teplotami pod 350 stupňov a nízkym namáhaním, ale vyžadujúcich dobrú plasticitu, ako sú rámy lietadiel, plášte, príslušenstvo motora atď.; potrubia, ventily a čerpadlá pre lode odolné voči korózii morskej vody. a krídlové krídla, komponenty systému odsoľovania; chemické výmenníky tepla, telesá čerpadiel, destilačné veže, chladiče, miešadlá, T-kusy, obežné kolesá, spojovacie prvky, iónové čerpadlá, ventily kompresorov a piesty dieselových motorov, ojnice, dosky Huang atď.
3. - zliatina titánu typu, značky GR4 titánová tyč, BT5 titánová tyč, GR6 titánová tyč: Tento typ zliatiny je pri izbovej teplote a prevádzkovej teplote v jednofázovom stave a nedá sa spevniť tepelným spracovaním (jediná forma tepelného spracovania je žíhanie ). Spolieha sa hlavne na spevnenie tuhým roztokom. Pevnosť pri izbovej teplote je vo všeobecnosti nižšia ako pri titánových zliatinách typu a - -typu (ale vyššia ako v prípade priemyselného čistého titánu), ale pevnosť a pevnosť pri tečení pri vysokých teplotách (500-600 stupeň) sú najvyššie spomedzi troch typy zliatin titánu; Štruktúra Má dobrú stabilitu, odolnosť proti oxidácii a zvárací výkon, ako aj dobrú odolnosť proti korózii a spracovateľnosť rezaním, ale jeho plasticita je nízka (termoplasticita je stále dobrá) a jeho lisovací výkon pri izbovej teplote je slabý. Spomedzi nich je najpoužívanejší GR6. Má strednú až vysokú pevnosť a dostatočnú plasticitu v žíhanom stave. Má dobrú zvárateľnosť a môže byť použitý pod 500 stupňov. Keď je obsah intersticiálnych nečistôt (kyslík, vodík, dusík atď.) extrémne nízky, má tiež dobrú húževnatosť a komplexné mechanické vlastnosti pri ultranízkych teplotách, čo z neho robí jednu z vynikajúcich ultranízkoteplotných zliatin.
Pevnosť v ťahu GR4 je o niečo vyššia ako u priemyselného čistého titánu a môže sa použiť ako konštrukčný materiál v rozsahu strednej pevnosti. U nás sa používa hlavne ako zvárací drôt. TA5 a BT5 sa používajú na diely a zvarence pracujúce v korozívnych médiách pod 400 stupňov, ako sú plášte lietadiel, časti rámov, skrine kompresorov, lopatky, časti lodí atď. GR6 sa používa na konštrukčné diely a rôzne zápustkové výkovky, ktoré pracujú pri 500 stupňoch na dlhú dobu a pri krátkodobom používaní môže dosiahnuť 900 stupňov. Môže sa použiť aj na diely s ultranízkou teplotou (-253 stupňov ) (ako sú nádoby s ultranízkou teplotou).
4. - zliatina titánu typu, značka TB2: Hlavnými legovacími prvkami tohto typu zliatiny sú prvky stabilizujúce fázu, ako je molybdén, chróm a vanád. Počas normalizácie a kalenia je ľahké udržať vysokoteplotnú fázu na izbovú teplotu a získať stabilnejšiu fázovú štruktúru, preto sa nazýva titánová zliatina. - zliatina titánu typu môže byť spevnená tepelným spracovaním, má vysokú pevnosť a má dobrý zvárací výkon a tlakové spracovanie; jeho výkon však nie je dostatočne stabilný, proces tavenia je zložitý a jeho použitie nie je také rozšírené ako zliatiny titánu typu a - -. Diely použiteľné pod 350 stupňov sa používajú hlavne na výrobu rôznych doskových výliskov a zváraných dielov s celkovým tepelným spracovaním (tuhý roztok, starnutie); ako sú lopatky kompresora, kotúče, hriadele a iné rotujúce časti pre veľké zaťaženie, ako aj časti lietadiel atď. Zliatina TB2 sa vo všeobecnosti dodáva v stave ošetrenom roztokom a používa sa po starnutí v roztoku.
5. Bežne používané stupne titánových tyčí a titánových tyčí z titánovej zliatinysú BT3-1 titánové tyče a Ti-662 titánové tyče: Tento typ zliatiny má pri izbovej teplote dvojfázovú štruktúru, preto sa nazýva titánová zliatina. Má dobré komplexné mechanické vlastnosti a väčšinu z nich možno spevniť tepelným spracovaním (ale Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn a TC7 nemožno spevniť tepelným spracovaním). Má dobré vlastnosti pri kovaní, razení a zváraní, dá sa opracovať, má vysokú pevnosť pri izbovej teplote a má vysokú pevnosť pod 150-500 stupňov. Tepelná odolnosť, niektoré (napríklad Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn, Ti-5AL-4V , GR5) majú tiež dobrú húževnatosť pri nízkych teplotách a dobrú odolnosť voči korózii namáhaním morskou vodou a korózii vyvolanej horúcou soľou; nevýhodou je, že konštrukcia nie je dostatočne stabilná.
GR5 je najpoužívanejšia zliatina tohto typua spotreba titánových tyčí GR5 predstavuje približne polovicu existujúcej výroby titánových zliatin. Zliatina má nielen dobré mechanické vlastnosti pri izbovej teplote, vysokej teplote a nízkej teplote, ale má aj vynikajúcu odolnosť proti korózii v rôznych médiách. Môže sa tiež zvárať, tvarovať za tepla, tvarovať za studena a tepelne spracovať na spevnenie; preto je široko používaný v leteckom a kozmickom priemysle, stavbe lodí, chemickom priemysle a iných priemyselných odvetviach. Ti-2AL-1.5Mn a Ti-4AL-1.5Mn možno použiť na lisovanie dielov, zváraných dielov, zápustkových výkovkov a ohýbaných dielov pracujúcich pod uhlom 400 stupňov . Obe zliatiny sa používajú aj ako nízkoteplotné konštrukčné materiály. Ti-5AL-4V a GR5 možno použiť ako dlhodobo fungujúce diely pod 400 stupňov, konštrukčné moduly, rôzne kontajnery, čerpadlá, kryogénne komponenty, lodné tlakové škrupiny, pásy tankov atď. , s vyššou pevnosťou ako Ti-2AL-1.5Mn a Ti-4AL-1.5Mn. BT3-1 možno použiť pod uhlom 400 stupňov a používa sa hlavne ako konštrukčný materiál leteckých motorov. TC9 sa môže použiť na výrobu dielov, ktoré dlhodobo fungujú pod 560 stupňov, a používa sa hlavne na kompresorové disky a lopatky leteckých prúdových motorov.
Ti-662 možno použiť na výrobu dielov, ktoré dlhodobo fungujú pod uhlom pod 450 stupňov, ako sú konštrukčné diely lietadiel, podvozky, voštinové spojovacie diely, kryty raketových motorov, konštrukčné diely zbraní atď.
