Titanlegering refererer til en rekke legeringsmetaller laget av titan og andre metaller. Titan er et viktig strukturelt metall utviklet på 1950-tallet. Titanlegering har høy styrke, god korrosjonsbestandighet og høy varmebestandighet. På 1950- og 1960-tallet var hovedfokuset på utvikling av høytemperatur titanlegeringer for flymotorer og strukturelle titanlegeringer for flykropper.
En rekke korrosjonsbestandige titanlegeringer ble utviklet på 1970-tallet. Siden 1980-tallet har korrosjonsbestandige titanlegeringer og høyfaste titanlegeringer blitt videreutviklet. Titanlegeringer brukes hovedsakelig til å lage kompressordeler til flymotorer, etterfulgt av raketter, missiler og høyhastighets flystrukturdeler.
Titan er en ny type metall. Egenskapene er relatert til urenhetsinnholdet i karbon, nitrogen, hydrogen, oksygen osv. Det reneste titanjodidet har et urenhetsinnhold på ikke mer enn 0,1 %, men styrken er lav og plastisiteten er høy . Egenskapene til 99,5 % industriell rent titan er: tetthetρ =4.5g/cm 3 , smeltepunkt 1725 grader , termisk ledningsevneλ =15.24W/(mK), strekkfasthet σb=539MPa, forlengelse δ=25%, seksjonskrymping ψ=25%, elastisitetsmodul E=1. 078×105MPa, hardhet HB195.
høy styrke
Ytelsessammenligningstabell for flere metallmaterialer
Tettheten til titanlegering er vanligvis rundt 4,51 g/cm3, som er bare 60 % av stålets. Noen høyfaste titanlegeringer overskrider styrken til mange legerte konstruksjonsstål. Derfor er den spesifikke styrken (styrken/tettheten) til titanlegering mye større enn for andre metallkonstruksjonsmaterialer, og deler med høy enhetsstyrke, god stivhet og lett vekt kan lages. Flymotorkomponenter, rammer, skinn, festemidler og landingsutstyr bruker alle titanlegeringer.
Høy termisk styrke
Brukstemperaturen er flere hundre grader høyere enn for aluminiumslegering. Den kan fortsatt opprettholde den nødvendige styrken ved middels temperatur og kan fungere lenge ved 450-500 grader. Disse to typene titanlegeringer har fortsatt høy spesifikk styrke i området 150 grader til 500 grader, mens den spesifikke styrken til aluminiumslegering reduseres betydelig ved 150 grader. Arbeidstemperaturen til titanlegering kan nå 500 grader, mens den for aluminiumslegering er under 200 grader.
God korrosjonsbestandighet
Titanlegeringer fungerer i fuktig atmosfære og sjøvann, og deres korrosjonsbestandighet er mye bedre enn rustfritt stål. De er spesielt motstandsdyktige mot gropkorrosjon, syrekorrosjon og spenningskorrosjon. De har utmerket korrosjonsbestandighet mot alkali, klorid, klororganiske stoffer, salpetersyre, svovelsyre, etc. Imidlertid har titan dårlig korrosjonsbestandighet mot reduserende oksygen og kromsaltmedier.
God ytelse ved lav temperatur
mekaniske egenskaper ved lave og ultralave temperaturer. Titanlegeringer med gode lavtemperaturegenskaper og ekstremt lave interstitielle elementer, som TA7, kan fortsatt opprettholde en viss plastisitet ved -253 grad . Derfor er titanlegeringer også et viktig lavtemperatur-konstruksjonsmateriale.
Høy kjemisk aktivitet
Titanlegeringsprodukter
Titan har høy kjemisk aktivitet og reagerer sterkt med O 2 , N 2 , H 2 , CO, CO 2, vanndamp, ammoniakk osv. i atmosfæren. Når karboninnholdet er større enn 0.2 %, vil det dannes hard TiC i titanlegeringen; når temperaturen er høy, vil den også danne et TiN hardt overflatelag når den reagerer med N; over 600 grader absorberer titan oksygen for å danne et herdet lag med høy hardhet; når hydrogeninnholdet stiger, vil det også dannes et sprøtt lag. Det harde og sprø overflatelaget produsert ved å absorbere gass kan nå en dybde på 0,1 til 0,15 mm, og herdegraden er 20% til 30%. Titan har også en høy kjemisk affinitet og er utsatt for vedheft til friksjonsoverflaten.
Lav varmeledningsevne
bruk
Titanlegering har høy styrke og lav tetthet, gode mekaniske egenskaper, god seighet og korrosjonsbestandighet. I tillegg har titanlegering dårlig prosessytelse, vanskelig kutting og er veldig lett å absorbere urenheter som hydrogen, oksygen, nitrogen og karbon under varmbehandling. Den har også dårlig slitestyrke og kompleks produksjonsprosess. Industriell produksjon av titan startet i 1948. Behovene til utviklingen av luftfartsindustrien har ført til utviklingen av titanindustrien med en gjennomsnittlig årlig vekst på ca. 8%. Den årlige produksjonen av titanlegeringsmaterialer i verden har nådd mer enn 40,000 tonn, og det er nesten 30 titanlegeringskvaliteter. De mest brukte titanlegeringene er Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) og industriell rent titan (TA1, TA2 og TA3). Titanlegeringer brukes hovedsakelig til å lage kompressordeler til flymotorer, etterfulgt av raketter, missiler og høyhastighets flystrukturdeler. I midten av-1960årene har titan og dets legeringer blitt brukt i generell industri for å lage elektroder for elektrolytindustrien, kondensatorer for kraftstasjoner, varmeovner for oljeraffinering og avsalting av sjøvann, og utstyr for kontroll av miljøforurensning. Titan og dets legeringer har blitt et korrosjonsbestandig strukturelt materiale. Det brukes også til å produsere hydrogenlagringsmaterialer og formminnelegeringer.
