Історія розвитку та статус застосування титанових сплавів
Титановий сплав, як важливий конструкційний метал, що з’явився в 1950-х роках, швидко став новим фаворитом промисловості завдяки своїй високій міцності, чудовій стійкості до корозії та тепла. Титановий сплав тепер став незамінним матеріалом у багатьох галузях, таких як авіація, аерокосмічна промисловість, автомобільна, хімічна промисловість та медицина. Від початкового високотемпературного титанового сплаву до сучасного медичного титанового сплаву, дослідження та застосування титанових сплавів постійно досягають нових проривів.
1. Прорив жароміцного титанового сплаву
Першим у світі успішно розробленим високотемпературним титановим сплавом є Ti-6Al-4V, який можна використовувати при температурі 300-350 градусів. Згодом, із розвитком технологій, один за одним з’являлися високотемпературні титанові сплави, такі як IMI550, BT3-1 та інші сплави з робочою температурою 400 градусів, тоді як IMI679, IMI685, Ti{{10 }}, Ti-6242 та інші сплави можуть стабільно працювати при високих температурах 450~500 градусів. В даний час нові високотемпературні титанові сплави, які використовуються в авіаційних двигунах, включають сплави IMI829 і IMI834 з Великобританії, сплав Ti-1100 з США та сплави BT18Y і BT36 з Росії.
Щоб ще більше підвищити температуру використання титанових сплавів, зарубіжні країни активно впроваджують нові технології, такі як технологія швидкого затвердіння/порошкової металургії та армовані волокнами або частинками композитні матеріали для розробки титанових сплавів, які можуть працювати при високих температурах понад 650 градусів. Наприклад, компанія McDonnell Douglas зі Сполучених Штатів успішно розробила титановий сплав високої чистоти та високої щільності за допомогою технології швидкого затвердіння/порошкової металургії, який все ще може зберігати чудову міцність при 760 градусах.
2. Розвиток титано-алюмінієвих сполук на основі титанових сплавів
Титанові сплави на основі титано-алюмінієвої сполуки, такі як інтерметалічні сполуки Ti3Al (2) і TiAl (), стали конкурентоспроможними матеріалами для майбутніх авіаційних двигунів і конструктивних частин літаків завдяки хорошій високотемпературній продуктивності, сильному опору окисленню, хорошому опору повзучості і легка вага. Наразі титанові сплави на основі Ti3Al, такі як Ti-21Nb-14Al і Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo, почали масово виробництва в США. Титанові сплави на основі TiAl ( ), такі як TAL-(1-10)M (at.%), також привернули широку увагу завдяки своїм унікальним властивостям.
3. Розробка титанових сплавів -типу
Титанові сплави титанового типу мають хороші властивості холодної та гарячої обробки, легко коваються, прокатуються, зварюються тощо, і є важливими матеріалами в аерокосмічній, автомобільній та інших галузях. Репрезентативні титанові сплави -типу включають Ti1023, Ti153, 21S тощо, які не тільки мають відмінні механічні властивості та стійкість до навколишнього середовища, але також мають високу міцність і високу в'язкість.
4. Медичні титанові сплави
Титан нетоксичний, легкий, високоміцний і має відмінну біосумісність. Це ідеальний медичний металевий матеріал. Зараз сплав Ti-6Al-4v ELI широко використовується в медичній галузі, але можлива шкода іонів ванадію та алюмінію, які можуть випадати з нього в осад для організму людини, привернула увагу медичне співтовариство. З цією метою активно розробляються безалюмінієві, безванадієві біосумісні титанові сплави. Наприклад, Японія розробила серію титанових сплавів + і титанових сплавів із чудовою біосумісністю, які, як очікується, у майбутньому замінять сплави Ti-6Al-4V ELI і стануть основними матеріалами для медичних імплантатів .
З початком 21 століття області застосування титанових сплавів ще більше розширилися. У галузі аерокосмічної промисловості титанові сплави стали незамінним матеріалом для виготовлення літаків, ракет та інших літальних апаратів завдяки своїй легкій вазі та високій міцності. У цивільній сфері також почали з'являтися титанові сплави. Від високоякісних велосипедів і годинників до медичного обладнання та виробництва автомобілів, титанові сплави є всюди. З безперервним прогресом науки і техніки та зростаючим попитом на високоякісні матеріали майбутні перспективи розвитку титанових сплавів будуть ще ширшими.
