Clasificación de titanio puro y aleaciones de titanio según sus principales aplicaciones

El titanio es un metal estructural importante desarrollado en la década de 1950. Las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en diversos campos debido a su alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y resistencia al calor. Muchos países del mundo han reconocido la importancia de los materiales de aleación de titanio y la investigación y el desarrollo sucesivos de materiales de aleación de titanio y los han aplicado en la práctica. Entre 1950 y 1960, las aleaciones de titanio se utilizaron principalmente en el desarrollo de estructuras de motores de aviones para fuselajes de aleación de titanio de alta temperatura, en la década de 1970 se inspiraron varias aleaciones de titanio y, desde la década de 1980, se han desarrollado aún más las aleaciones de titanio y las aleaciones de titanio de alta resistencia. . Las aleaciones de titanio se utilizan principalmente en la fabricación de piezas de compresores de motores de aviones, seguidas de cohetes, misiles y piezas estructurales de aviones de alta velocidad.

El titanio es un isómero alotrópico, con un punto de fusión de 1668 grados, en menos de 882 grados había una densa fila de estructura reticular hexagonal, conocida como titanio; 882 grados con estructura de celosía cúbica centrada en el cuerpo, conocida como titanio. Para las diferentes características de las dos estructuras de titanio anteriores, agregue elementos de aleación apropiados, cambie gradualmente su temperatura de transición de fase y su contenido de fase, para obtener una microestructura diferente de la aleación de titanio (aleación de titanio). A temperatura ambiente, las aleaciones de titanio tienen tres tipos de organización de matriz, y las aleaciones de titanio se clasifican en los tres tipos siguientes: -aleaciones, (+) aleaciones y -aleaciones. China está representada por TA, TC y TB respectivamente.

Aleación de titanio alfa

Es una aleación monofásica compuesta de soluciones sólidas de fase alfa. Es una fase a temperaturas de aplicación generales y superiores. La microestructura es estable, la resistencia al desgaste es mayor que la del titanio puro y la resistencia a la oxidación es fuerte. Todavía puede mantener la fuerza y ​​la resistencia a la fluencia a 500-600 grados, pero no puede reforzarse mediante tratamiento térmico y la temperatura ambiente no es alta.

Aleación de titanio

Se compone de una solución sólida de aleación monofásica, aleación de titanio (3) sin tratamiento térmico que tiene alta resistencia, la aleación templada y envejecida se fortalece aún más, la resistencia a temperatura ambiente de 1372 ~ 1666MPa; pero la mala estabilidad térmica no debe usarse a altas temperaturas.

+ Aleación de titanio

Es una aleación dúplex con buen rendimiento integral, organización estable, buena tenacidad, plasticidad y propiedades de deformación, buena procesabilidad por presión en caliente, lo que puede hacer que la aleación se enfríe y se fortalezca por envejecimiento. Después del tratamiento térmico, la resistencia aumenta entre un 50% y un 100% respecto al estado recocido; Resistencia a altas temperaturas, puede funcionar durante mucho tiempo a una temperatura de 400 a 500 grados, las aleaciones de titanio tienen buena estabilidad térmica.

Las tres aleaciones de titanio más utilizadas son la aleación de titanio y la aleación de titanio + -. La aleación de titanio tiene el mejor corte y maquinabilidad, + -la aleación de titanio es la siguiente mejor y la aleación de titanio es la peor. -la aleación de titanio es TA, -la aleación de titanio es TB y + -la aleación de titanio es TC.

Las aleaciones de titanio se pueden dividir en aleaciones resistentes al calor, aleaciones de alta resistencia, aleaciones resistentes a la corrosión (titanio-molibdeno, aleaciones de titanio-paladio, etc.), aleaciones de baja temperatura y aleaciones de funciones especiales (almacenamiento de hidrógeno de titanio-hierro). materiales y aleaciones con memoria de titanio-níquel). La composición y propiedades de las aleaciones típicas se muestran en la tabla.

La composición de fases y la microestructura de las aleaciones de titanio tratadas térmicamente se pueden obtener ajustando el proceso de tratamiento térmico. La organización isométrica generalmente fina tiene plasticidad, estabilidad térmica y buena resistencia a la fatiga; resistencia a la fractura por fluencia, alta resistencia a la fluencia y tenacidad a la fractura de la estructura en forma de aguja; La estructura mixta isométrica y en forma de aguja tiene un buen rendimiento general.

La aleación de titanio tiene las ventajas de alta resistencia, baja densidad, buenas propiedades mecánicas, buena tenacidad y buena resistencia a la corrosión. Además, el rendimiento del proceso de aleación de titanio es deficiente y presenta dificultades de procesamiento. Es fácil absorber hidrógeno, nitrógeno, carbono y otras impurezas durante el procesamiento en caliente. Y la resistencia al desgaste es pobre, el proceso de producción es complejo. La producción industrial de titanio comenzó en 1948 y el desarrollo de la industria de la aviación requiere que la industria del titanio crezca a una tasa anual promedio de alrededor del 8%. La producción anual de materiales de procesamiento de aleaciones de titanio ha alcanzado más de 4 toneladas y ha producido casi 30 grados de materiales de aleaciones de titanio. Las aleaciones de titanio más utilizadas son Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5), Al-2.5Sn (TA7) y titanio puro industrial (TA1, TA2 y TA3).

Las aleaciones de titanio se utilizan principalmente en la fabricación de piezas de compresores de motores de aviones, seguidas de piezas estructurales para cohetes, misiles y aviones de alta velocidad. A mediados de la década de 1990, el titanio y sus aleaciones se utilizaban en la industria general para producir electrodos para la industria de la electrólisis, condensadores para centrales eléctricas, calentadores para refinerías de petróleo y desalinización de agua de mar, así como para dispositivos de control de la contaminación ambiental, entre otros. otras aplicaciones. El titanio y sus aleaciones se han convertido en un material estructural resistente a la corrosión. Además, también se utiliza para producir materiales de almacenamiento de hidrógeno y aleaciones con memoria de forma.

China comenzó a investigar sobre titanio y aleaciones de titanio en 1956 y, a mediados de la década de 1950, se industrializaron las aleaciones de titanio y se fabricaron aleaciones TB2.

La aleación de titanio es un nuevo tipo de material estructural importante utilizado en la industria aeroespacial, su relación de resistencia y temperatura entre el aluminio y el acero, el aluminio y el acero son de alta resistencia pero también tienen una excelente resistencia a la corrosión y un rendimiento a bajas temperaturas. 1950, Estados Unidos por primera vez en el cazabombardero F-84 como escudos térmicos del fuselaje trasero, parabrisas, cubierta trasera y otras partes que no soportan carga. En la década de 1960, Kay comenzó a utilizar piezas de aleación de titanio desde la parte trasera del fuselaje hasta la transferencia central del fuselaje, y reemplazó parcialmente el acero estructural para fabricar mamparos, vigas, flaps, correderas y otras piezas importantes de soporte de carga. La cantidad de aleación de titanio utilizada en aviones militares ha aumentado rápidamente, alcanzando entre el 20% y el 25% del peso de la estructura del avión. Desde la década de 1970, los aviones civiles comenzaron a utilizar aleaciones de titanio en grandes cantidades, como el contenido de titanio del avión Boeing 747 de más de 3640 kilogramos. Los aviones con un número de Mach superior a 2,5 utilizan principalmente titanio para reemplazar el acero y reducir el peso estructural. Por ejemplo, el avión de reconocimiento de alta velocidad SR-71 de los Estados Unidos (vuelo Mach No. 3, altitud de vuelo de 26.212 metros), el titanio representó el 93% del peso de la estructura del avión, conocido como el avión "totalmente de titanio". Cuando la relación empuje-peso del motor de avión aumentó de 4 a 6 a 8 a 10, la temperatura de salida del compresor aumentó correspondientemente de 200 a 300 grados a 500 a 600 grados, el original hecho de disco y pala del compresor de baja presión de aluminio. debe ser aleación de titanio, aleación de titanio o acero inoxidable en lugar de disco y paleta de compresor de alta presión. Reducir el peso de la estructura. En los años 70, la cantidad de aleación de titanio en el motor de aviación generalmente representaba entre el 20% y el 30% del peso total de la estructura, y se utilizaba principalmente en la fabricación de piezas presurizadas, como ventiladores de titanio forjado y discos y aspas de aire presurizado, fundición de titanio. Las naves espaciales se utilizan principalmente para fabricar una variedad de aleaciones de titanio de alta resistencia, resistencia a la corrosión y resistencia a bajas temperaturas para fabricar una variedad de recipientes a presión, tanques de combustible, sujetadores, vendajes, marcos de instrumentos y proyectiles de cohetes. El uso principal de la aleación de titanio es la fabricación de diversos recipientes a presión, tanques de combustible, sujetadores, vendajes, marcos de instrumentos y carcasas de cohetes. Los satélites terrestres artificiales, los módulos de alunizaje, las naves espaciales tripuladas y el transbordador espacial también utilizan piezas de soldadura de placas de aleación de titanio.