Fortschritte bei der Entwicklung von Titanlegierungen

Die hervorragenden Eigenschaften von Titan, Titanlegierungen und Titanverbindungen haben zu einem dringenden Bedarf daran geführt. Allerdings schränkten die hohen Produktionskosten ihre Anwendung ein.

Trotz ihrer überlegenen Eigenschaften sind Titanlegierungsteile aufgrund von Problemen wie hohen Preisen, schlechter Formbarkeit und schlechter Schweißbarkeit noch weit von der universellen Anwendung von Titan und seinen Legierungen entfernt. Unabhängig davon, ob es sich um das anfängliche Schmelzen des Metalls oder die anschließende Verarbeitung handelt, ist der Preis einer Titanlegierung viel höher als bei anderen Metallen.

Mit der Entwicklung der Near-Net-Forming-Technologie für Titanlegierungen sowie des Elektronenstrahlschweißens, des Plasmalichtbogenschweißens, des Laserschweißens und anderer moderner Schweißtechnologien in den letzten Jahren stellen die Probleme beim Formen und Schweißen von Titanlegierungen nicht länger einen Schlüsselfaktor dar, der die Anwendung von Titanlegierungen einschränkt. In den letzten Jahren entwickeln Länder kostengünstige und hochleistungsfähige neue Arten von Titanlegierungen und streben danach, Titanlegierungen in den Bereich der Zivilindustrie mit großem Marktpotenzial zu bringen. Der neue Fortschritt der Forschung zu Titanlegierungsmaterialien im In- und Ausland spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider.

Hochtemperatur-Titanlegierung

In den letzten Jahren haben ausländische Länder die Technologie der schnellen Erstarrung/Pulvermetallurgie sowie faser- oder partikelverstärkte Verbundwerkstoffe eingesetzt, um Titanlegierungen als Entwicklungsrichtung für Hochtemperatur-Titanlegierungen zu entwickeln, sodass die Verwendung von Titanlegierungen auf Temperaturen über 650 Grad erhöht werden kann. Die US-amerikanische McDonnell Douglas Company hat mithilfe der Technologie der schnellen Erstarrung/Pulvermetallurgie erfolgreich eine hochreine Titanlegierung mit hoher Dichte entwickelt, deren Festigkeit bei 760 Grad der Festigkeit der derzeit bei Raumtemperatur verwendeten Titanlegierung entspricht.

Titan-Titanlegierung auf Basis einer Aluminiumverbindung

Im Vergleich zu allgemeinen Titanlegierungen, Titan- und Aluminiumverbindungen auf Basis von Natrium-Ti3Al (2) und intermetallischen TiAl ()-Verbindungen ist der große Vorteil der Hochtemperaturleistung gut (hohe Temperatur von 816 bzw. 982 Grad), Oxidationsbeständigkeit, Kriechfestigkeit und geringes Gewicht (Dichte von Hochtemperaturlegierungen auf Nickelbasis-nur 1/2). Wettbewerbsmaterial. Material.

Hochfeste und hochzähe Titanlegierung vom Typ -

Eine Titanlegierung vom Typ - Anfang der 1950er-Jahre wurde von der Firma Crucible in den USA entwickelt. Die Legierung B120VCA (Ti-13v-11Cr-3Al){6}}Typ Titanlegierungen haben gute Warm- und Kaltbearbeitungseigenschaften, sind leicht zu schmieden, können gewalzt und geschweißt werden und können einer Festlösungs-Alterungsbehandlung unterzogen werden, um hohe mechanische Eigenschaften, gute Umweltbeständigkeit sowie Festigkeit und Bruchfestigkeit zu erhalten Härte eines guten Spiels. Neue hochfeste und hochzähe Titanlegierungen, repräsentativ für die folgenden Typen:

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), die üblicherweise im hochfesten Baustahl 30CrMnSiA verwendeten Legierung und Flugzeugstrukturkomponenten, ist in ihrer Leistung mit einer hervorragenden Schmiedeleistung vergleichbar;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), die Kaltumformleistung der Legierung ist besser als die von industriellem Reintitan, und die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur nach der Alterung kann mehr als 1000 MPa erreichen;

21S (Ti-15Mo-3Al-2,7Nb-0,2Si), die Legierung ist eine neue Art von oxidationsbeständiger, starker Titanlegierung, die von der Timet Division der US Titanium Metals Company entwickelt wurde, mit guter Oxidationsbeständigkeit, hervorragenden Warm- und Kaltumformeigenschaften, kann zu Folien mit einer Dicke von 0,064 mm verarbeitet werden;

Flammhemmende Titanlegierung

Herkömmliche Titanlegierungen neigen unter bestimmten Bedingungen zum Brennen, was ihre Anwendung stark einschränkt. Angesichts dieser Situation haben alle Länder mit der Forschung zu flammhemmenden Titanlegierungen begonnen und einige Durchbrüche erzielt. Die in den USA entwickelte Legierung c ist eine unempfindliche, flammhemmende Titanlegierung für kontinuierliche Verbrennung und wurde im F119-Motor verwendet.

Medizinische Titanlegierung

Titan ist ungiftig, leicht, hochfest und weist eine ausgezeichnete Biokompatibilität auf. Es ist ein sehr ideales medizinisches Metallmaterial und kann als Implantate im menschlichen Körper verwendet werden. Derzeit wird im medizinischen Bereich immer noch häufig die Ti-6Al-4v ELI-Legierung verwendet. Letzteres führt jedoch zur Ausfällung einer sehr geringen Menge an Vanadium- und Aluminiumionen, wodurch die zelluläre Anpassungsfähigkeit verringert wird und der menschliche Körper geschädigt werden kann. Dieses Problem hat in der medizinischen Gemeinschaft seit langem große Besorgnis hervorgerufen. Bereits Mitte der 1980er Jahre begannen die USA mit der Entwicklung aluminiumfreier, vanadiumfreier und biokompatibler Titanlegierungen für die orthopädische Chirurgie. Auch Japan, das Vereinigte Königreich und andere Länder haben in diesem Bereich umfangreiche Forschungsarbeit geleistet und einige neue Fortschritte erzielt. Es wird geschätzt, dass die LU-Titanlegierung aufgrund ihrer hohen Festigkeit, ihres niedrigen Elastizitätsmoduls sowie ihrer hervorragenden Form- und Korrosionsbeständigkeit in naher Zukunft wahrscheinlich die Ti-6Al-4V ELI-Legierung ersetzen wird, die im medizinischen Bereich weit verbreitet ist.