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Titan Leistung

Sep 26, 2017

Titan ist eine neue Art von Metall. Die Eigenschaften von Titan beziehen sich auf den Gehalt von Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Die Reinheit von Titan beträgt nicht mehr als 0,1%, aber seine Festigkeit ist niedrig und seine Plastizität ist hoch. 99,5% der industriellen Reintitan Leistung ist: die Rho = 4,5 g / cm3 Dichte, der Schmelzpunkt ist 1725 ℃, Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Lambda = 15,24 W / (mK), Zugfestigkeit von Sigma b = 539 MPa, Dehnung Delta = 25%, Verringerung der Flächenbits = 25%, Elastizitätsmodul E = 1,078 × 10 5 MPa, Härte HB195.

Hohe Festigkeit

Die Dichte der Titanlegierung beträgt üblicherweise etwa 4,51 g / m³.

Die Dichte von reinem Titan liegt nur nahe der Dichte von gewöhnlichem Stahl. Einige hochfeste Titanlegierungen übertreffen die Festigkeit vieler legierter Baustähle. Daher ist die Verhältnisstärke (Festigkeit / Dichte) der Titanlegierung viel größer als die anderer Metallstrukturmaterialien, wie in Tabelle 7-1 gezeigt, kann sie Teile mit hoher Festigkeit, Steifigkeit und geringem Gewicht erzeugen. Die Motorkomponenten, das Skelett, die Haut, die Befestigungen und das Fahrwerk des Flugzeugs verwenden Titanlegierungen.

Hohe thermische Festigkeit

Temperatur ist höher als Aluminium-Legierung mehrere Baidu, unter moderater Temperatur kann immer noch die erforderliche Festigkeit zu halten, kann unter der Temperatur von 450 ~ 500 ℃ lang diese beiden Arten von Titan-Legierung bei 150 ℃ ~ 500 ℃ Bereich hat immer noch hohe spezifische Festigkeit, und Aluminiumlegierung bei 150 ℃ als Festigkeit deutlich verringert. Betriebstemperatur kann 500 ℃ der Titanlegierung, Aluminiumlegierung unter 200 ℃ erreichen.

Gute Korrosionsbeständigkeit

Titanlegierung arbeitet in feuchter Atmosphäre und Meerwassermedium, und ihre Korrosionsbeständigkeit ist der von Edelstahl weit überlegen. Die Beständigkeit gegen Lochfraß, Säureerosion und Spannungskorrosion ist besonders stark. Es hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Alkali, Chlor, Chlor, Salpetersäure und Schwefelsäure. Aber Titan hat die Beständigkeit gegenüber dem reduzierenden Sauerstoff- und Chromit-Medium.

Niedrige Temperaturleistung

Titanlegierung kann ihre mechanischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen und extrem niedrigen Temperaturen beibehalten. Gute niedrige Temperaturleistung, niedriges Spaltelement der Titanlegierung, wie TA7, unter 253 ℃ kann bestimmten Plastik behalten. Daher ist die Titanlegierung auch ein wichtiges kryogenes Strukturmaterial.

Chemisch aktiv

Die chemische Aktivität von Titan ist groß und es erzeugt eine starke chemische Reaktion mit O, N, H, CO, CO2, Wasserdampf und Ammoniak in der Atmosphäre. Wenn der Kohlenstoffgehalt größer als 0,2% ist, wird in der Titanlegierung hartes TiC gebildet. Wenn die Temperatur hoch ist, wird die Funktion von N auch eine harte TiN-Oberfläche bilden. Bei über 600 ℃ absorbiert Titan Sauerstoff, um eine hohe Härte der härtenden Schicht zu bilden; Mit steigendem Wasserstoffgehalt bildet sich auch eine spröde Schicht. Die Tiefe der harten Oberfläche des absorbierten Gases kann 0,1 bis 0,15 mm und der Härtungsgrad 20 bis 30% erreichen. Die chemische Affinität von Titan ist ebenfalls groß und es kann ein Haftungsphänomen mit der Reibungsoberfläche erzeugen.

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan = 15,24 W / (m. K) beträgt etwa 1/4 des Nickels, 1/5 des Eisens, 1/14 des Aluminiums und die Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierungen nimmt um etwa 50% im Vergleich dazu ab aus Titan. Titan Elastizitätsmodul ist etwa die Hälfte des Stahls, so ist seine Steifigkeit schlecht, leicht zu verformen, sollte nicht dünne Stange und dünnwandige Teile gemacht werden, ist die Rückfederung der Bearbeitung Oberfläche sehr groß, etwa 2 ~ 3 mal aus rostfreiem Stahl, die Reibung von Cuttermesser nach, Adhäsion, Adhäsionsabnutzung

Titanlegierungen haben eine hohe Festigkeit und geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, gute Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Zusätzlich ist die Prozessleistung der Titanlegierung schlecht, die Schneidbearbeitung ist schwierig, und bei der Heißbearbeitung ist es sehr einfach, Verunreinigungen wie Wasserstoff und Sauerstoffstickstoff zu absorbieren. Es gibt auch die Beständigkeit gegen Verschleiß, der Produktionsprozess ist komplex. Die industrielle Produktion von Titan begann im Jahr 1948. Der Bedarf für die Entwicklung der Luftfahrtindustrie hat es der Titanindustrie ermöglicht, mit einer durchschnittlichen jährlichen Rate von etwa 8 Prozent zu wachsen. Die jährliche Ausgabe des Welttitanlegierungs-Verarbeitungsmaterials ist mehr als 40.000 Tonnen, die Titanlegierungsplattenzahl fast 30 Arten. Die am häufigsten verwendeten Titanlegierungen sind Ti-6al-4v (TC4), Ti-5al-2,5 Sn (TA7) und Industriereintitan (TA1, TA2 und TA3).

Titanlegierungen werden hauptsächlich verwendet, um Flugzeugtriebwerkkompressorteile herzustellen, gefolgt von Raketen-, Raketen- und Hochgeschwindigkeitsflugzeugstrukturen. 60 s, Titan und seine Legierung hat eine Datei in der allgemeinen industriellen Anwendung, die zur Herstellung von Elektroden-Elektrolyse-Industrie, Kraftwerk Kondensator, Ölraffination und Meerwasserentsalzung Heizung und Umweltverschmutzungskontrolle Geräte usw. Titan und seine Legierungen sind ein geworden antikorrosive Struktur. Es wird auch bei der Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien und Formgedächtnislegierungen verwendet.

China begann 1956 mit der Erforschung von Titan und Titanlegierungen; Mitte der 1960er Jahre wurde die industrielle Produktion von Titan entwickelt und TB2-Legierung entwickelt.

Titan-Legierung ist in der Luft-und Raumfahrtindustrie ist eine neue wichtige strukturelle Materialien, Anteil, die Intensität und die Verwendung der Temperatur zwischen Aluminium und Stahl, aber besser als Aluminium, Stahl, hohe Festigkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegen Seewasser und Ultra-Tieftemperatur-Performance . Im Jahr 1950 verwendeten die Vereinigten Staaten zuerst den Jagdbomber F-84 als nichttragende Komponente, wie den hinteren Rumpf Hitzeschild, Windschutz und Endkappe. In den 1960er Jahren wurde der Einsatz von Titanlegierung vom hinteren Rumpf zum Rumpf verlegt, und zum Teil der Strukturstahlrahmen, Träger, Klappen und andere wichtige Lagerkomponenten. Die Menge an Titanlegierung, die in Militärflugzeugen verwendet wird, steigt schnell an und erreicht 20% bis 25% des Gewichts der Flugzeugstruktur. Seit den 1970er Jahren wird die Verwendung von Titanlegierungen in zivile Maschinen wie Boeing 747 mit mehr als 3.640 Kilogramm Titan weit verbreitet verwendet. Flugzeuge mit einer Mach-Zahl von mehr als 2,5 werden hauptsächlich verwendet, um Stahl zu ersetzen, um das strukturelle Gewicht zu reduzieren. Zum Beispiel ist das Höhenaufklärungsflugzeug der Vereinigten Staaten sr-71 (Flug Mach 3, Flughöhe von 26212 Metern), wobei Titan 93% des Gewichts des Flugzeugs ausmacht, als "Volltitan" -Flugzeug bekannt. Wenn Aero-Motor in Wert von 4 bis 6 auf 8 ~ 10 erhöht, Kompressor-Ausgangstemperatur entsprechend auf 500 von 200 ~ 300 ° C auf 600 ° C erhöht, ursprünglich aus Aluminium-Niederdruck-Kompressor-Scheibe und Klinge muss Titan-Legierung Material verwenden, oder verwenden Sie eine Titanlegierung anstelle von Hochdruckverdichterscheibe und -klinge aus rostfreiem Stahl, um das Strukturgewicht zu reduzieren. In den 70 s beträgt die Dosierung von Titanlegierung im Flugzeugmotor im Allgemeinen 20% ~ 30% der gesamten Gewichtsstruktur, hauptsächlich bei der Herstellung von Kompressorteilen, wie Schmieden von Titanlüfter, Kompressorscheibe und Schaufel, Titanverdichter Gehäuse, Zwischengehäuse, Lagergehäuse usw. Das Weltraumfahrzeug verwendet hauptsächlich die hohe Festigkeit der Titanlegierung, die Korrosionsbeständigkeit und die Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen, um verschiedene Druckbehälter, Kraftstofflagertanks, Befestigungsmittel, Instrumentenverbände, Rahmen und Raketengehäuse herzustellen. Künstliche Erdsatelliten, Mondmodule, bemannte Raumfahrzeuge und Raumfähren verwenden ebenfalls Blechschweißstücke aus Titanlegierungen.

Titanlegierung ist eine Legierung aus anderen Elementen auf Titanbasis. Titanium hat zwei homogene unterschiedliche Kristall: unter 882 ℃, um die Sechs-Parteien-Alpha-Titan-Struktur, über 882 ℃ für Körper zentrierte kubische Beta-Titan zu schließen.

Die Auswirkungen von Legierungselementen auf die Phasenübergangstemperatur können in drei Kategorien eingeteilt werden:

Die Elemente, die die Alpha-Phase stabilisieren und die Phasenübergangstemperatur verbessern, sind alpha-stabile Elemente, einschließlich Aluminium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Aluminium ist das Hauptlegierungselement der Titanlegierung. Es hat eine offensichtliche Wirkung auf die Verbesserung der normalen Temperatur und der Hochtemperaturfestigkeit, reduziert den Anteil und erhöht den Elastizitätsmodul.

Die Elemente, die die Beta-Phase stabilisieren und die Phasenänderungstemperatur verringern, sind beta-stabile Elemente und können in zwei Typen unterteilt werden: Kristalltyp und eutektischer Typ. Ersteres hat Molybdän, Niob, Vanadium und so weiter; Letzteres hat Chrom, Mangan, Kupfer, Eisen, Silizium und so weiter.

Die Elemente, die die Phasenübergangstemperatur nur wenig beeinflussen, sind neutrale Elemente wie Zirkonium, Zinn und so weiter.

Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff sind die Hauptverunreinigungen von Titan. Der Sauerstoff und der Stickstoff haben eine große Löslichkeit in der Alpha-Phase, was einen signifikanten Effekt auf die Titanlegierung hat, aber die Plastizität nimmt ab. Der Gehalt an Sauerstoff und Stickstoff in Titan wird üblicherweise auf 0,15 ~ 0,2% bzw. 0,04 ~ 0,05% eingestellt. Wasserstoff ist in der Alpha-Phase sehr klein und der gelöste Wasserstoff in der Titanlegierung erzeugt Wasserstoffverbindungen, die die Legierung spröde machen. Der Wasserstoffgehalt in Titanlegierungen wird üblicherweise unter 0,015% kontrolliert. Die Auflösung von Wasserstoff in Titan ist reversibel und kann durch Vakuumglühen entfernt werden.