Vývojový stav vysokotužových a vysoce elastických titanových slitin

Vývojový stav vysokotužových a vysoce elastických titanových slitin

Elastická deformační schopnost kovových materiálů je ovlivněna mez kluzu a elastickým modulem a elastická mez (ε0,2) tahové čáry je obecně menší než 1%. Pevnost tradiční titanové slitiny je v rozmezí 400 ~ 1500 MPa podle stupně slitiny, elastický modul je mezi 50 ~ 120 GPa, což je mnohem nižší než ocel (asi 210 GPa) a elastická deformační kapacita je asi dvakrát menší než u oceli. Titanová slitina má vynikající elastickou deformační schopnost díky své vysoké pevnosti a nízkému elastickému modulu a je široce používána v leteckém průmyslu.

V 50. letech 20. 20.0. 20.020 Spojené státy poprvé použily šrouby z titanové slitiny TI-6AL-4V na bombardér B-52, což otevřelo aplikaci spojovacích límců z titanové slitiny v leteckém průmyslu. Díky neustálým lehkým požadavkům na letectví a zbraně postupně nahradila tradiční ocel 30CrMosia aplikace lehkých, vysokopevnostní a vysoce elastických titanových slitin v upevňovacích materiálech, což zlepšilo bezpečnost a spolehlivost zařízení. V současné době se α+β a β titanové slitiny tohoto typu, jako jsou Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al a Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.3Si (β 21S) atd., Pevnost v tahu je v podstatě 1000 MPa úroveň.

Od 70. let 20. 20.0.02 používá Společnost McDonnell Douglas ti-13V-11CR-3AL k výrobě pružin civilních letadel, nahrazuje pružinovou ocel a snižuje hmotnost o 70%. Později začaly společnosti Lockheed, Boeing a Airbus používat materiály ze slitiny β-titanu k tomu, aby záďové komponenty, jako jsou zámky podvozku, hydraulický návrat a řízení letadel. Typické slitiny jsou Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn a Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C) a jejich elastický modul je asi 104 GPa. Pevnost v tahu je 1300 ~ 1450 MPa.

Typické značky používané v Číně jsou TB2, TB3 a TB5. V současné době α+β a titanové slitiny β typu používané pro pružiny a spojovače obecně α+β dvoufázovou strukturu, aby se dosáhlo vysoké pevnosti. Současně je modul elasticity (90 ~ 120 GPa) také vyšší, což vede k nižším elastickým vlastnostem. Proto je obtížné splnit požadavky pokročilých letadel na vysokotužné a vysoce elastické materiály. Jako speciální nýtovací materiál β ti-45Nb tohoto typu široce používán v leteckých výrobcích doma i v zahraničí. Slitina má výhody nízkého elastického modulu, dobré plasticity a dobré pracovní tvarovatelnosti za studena, ale pevnost, zejména pevnost při kluzu, je nízká a pevnost a elastické vlastnosti jsou špatně sladěny.

Od 90. let 20. let 20. let 20. 20. 20. 20. 20. 20. 2020 byla vyvinuta řada elastických modulů metastadatelných slitin titanu typu β, jako jsou Ti-29NB-13Ta-4.6Zr a Ti-35NB-5Ta- 7Zr atd., pro získání lepších elastických vlastností. Nicméně, tato titanová slitina byla vyvinuta pro lékařský obor. Pevnost titanové slitiny je nízká a je obtížné splnit požadavky na vysokou pevnost a vysokou elasticitu titanové slitiny pro letecké spojovače a pružiny. V roce 2003 vyvinul Ústřední výzkumný ústav Toyoty v Japonsku multifunkční titanovou slitinu (gumový kov) s vynikajícími komplexními vlastnostmi. Typická kompozice je ti-23nb -0,7 ta-2zr -1,2 2o (atomová frakce %). Slitina je deformována 90% válcováním za studena. Pevnost zad může dosáhnout 1200 MPa, elastický modul je 55 GPa a elastický limit může dosáhnout asi 2,5%. Vykazuje vynikající sladění s vysokou pevností a vysokou elasticitou. Slitina má konstantní elasticitu v širokém teplotním rozsahu.

Metastatable slitina typu β Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) vyvinutá Institutem kovových materiálů Čínské akademie věd také vykazuje vynikající elastické vlastnosti, s elastickým modulem až 42 GPa a elastickým namáháním až 3,3%. Po ošetření stárnutí roztoku má také vynikající vysokou pevnost a vysokou elasticitu. Gumový kov a TI-2448 jsou typickými zástupci pokročilých vysokopěstných a vysoce elastických titanových slitin. To ukazuje, že slitiny titanu mohou dosáhnout shody s vysokou pevností a vysokou elasticitou. Jeho vynikající výkon závisí na důmyslné konstrukci komponentů a vhodné přípravné technologii.

Nicole