Знайомство зі стрижнями з чистого титану та стрижневих матеріалів із титанового сплаву
Титан і титанові сплави мають хороші властивості зварювання, обробки гарячим і холодним тиском і механічної обробки і можуть бути перероблені в різні титанові профілі, титанові стрижні, титанові пластини і титанові труби для постачання.
Титан є ідеальним конструкційним матеріалом. Щільність титану невисока, всього 4,5 г/м3, що на 43% легше сталі. Однак титан удвічі міцніший за залізо і майже в 5 разів міцніший за чистий алюміній. Має низьку щільність і високі міцнісні властивості. Це поєднання високої міцності і низької щільності робить титанові стрижні займають дуже важливе місце в технології. У той же час стійкість до корозії стрижнів з титанового сплаву близька до нержавіючої сталі або перевищує її, тому вона широко використовується в нафтовій, хімічній, пестицидній, барвній, паперовій промисловості, легкій промисловості, авіації, аерокосмічних розробках, океанській інженерії та ТОЩО
Титанові сплавимають високу питому міцність (відношення міцності до щільності). Стрижні з титанового сплаву та стрижні з чистого титану відіграють незамінну роль в авіації, військовій промисловості, суднобудуванні, хімічній промисловості, металургії, машинобудуванні, медицині та інших галузях. Наприклад, після термічної обробки сплав, що складається з титану та алюмінію, хрому, ванадію, молібдену, марганцю та інших елементів, має максимальну міцність 1176.8-1471МПа та питому міцність 27-33. Питома міцність легованої сталі з такою ж міцністю становить лише 15.5 -19. Титанові сплави не тільки мають високу міцність, але й стійкі до корозії, тому їх широко використовують у суднобудуванні, хімічному машинобудуванні, медичному обладнанні та інших галузях. Серед них корозійностійкі титанові сплави в основному використовуються в реакторах, вежах, автоклавах, теплообмінниках, насосах, клапанах, центрифугах, трубах, фітингах, електролізерах тощо в різних висококорозійних середовищах. Однак висока ціна титанових сплавів обмежує його застосування.
Застосування різних типів титанових сплавів
1. йодид титану, торгова назва ТАД: це титан високої чистоти, отриманий методом йодування, тому його називають йодистим титаном, або хімічно чистим титаном. Однак він все ще містить елементи інтерстиціальної домішки, такі як кисень, азот і вуглець, які мають великий вплив на механічні властивості чистого титану. З підвищенням чистоти титану міцність і твердість титану значно знижуються; тому він характеризується: хорошою хімічною стабільністю, але низькою міцністю. Через низьку міцність титану високої чистоти застосування його як конструкційного матеріалу не має великого значення, тому в промисловості він використовується рідко. В даний час стрижні з промислового чистого титану та стрижні з титанового сплаву широко використовуються в промисловості.
2. Промисловий чистий титан: На відміну від хімічно чистого титану, промислово чистий титан містить більшу кількість кисню, азоту, вуглецю та ряду інших домішкових елементів (таких як залізо, кремній тощо). Це низький вміст сплаву в природі. Титановий сплав. У порівнянні з хімічно чистим титаном його міцність значно покращена, оскільки він містить більше домішок. Його механічні та хімічні властивості подібні до нержавіючої сталі (але все ж менш міцні, ніж титанові сплави). Характеристики промислового чистого титану: низька міцність, але хороша пластичність, легкість обробки, штампування, зварювання, хороша оброблюваність; він має хороші показники в атмосфері, морській воді, вологому хлорі, окисних, нейтральних і слабовідновних середовищах. продуктивність. Стійкість до корозії та окислення краща, ніж у більшості аустенітних нержавіючих сталей; але термостійкість погана, і температура використання не повинна бути занадто високою. Промисловий чистий титан поділяється на три марки: GR1, GR2 і GR3 на основі вмісту домішок. Міжвузлові домішки цих трьох типів промислового чистого титану поступово збільшуються, тому їх механічна міцність і твердість також поступово зростають, але пластичність і в'язкість відповідно зменшуються. Комерційно чистий титан, який зазвичай використовується в промисловості, — це GR2 через його помірну стійкість до корозії та комплексні механічні властивості. GR3 можна використовувати при високих вимогах до зносостійкості та міцності. GR1 можна вибрати, коли потрібна краща продуктивність формування.
Промисловий чистий титан в основному використовується для штампування деталей і корозійно-стійких конструкційних деталей з робочою температурою нижче 350 градусів і низьким навантаженням, але потребує хорошої пластичності, таких як рами літаків, шкіра, аксесуари двигуна тощо; корозійно-стійкі труби, клапани та насоси морської води для суден. і судна на підводних крилах, компоненти системи опріснення; хімічні теплообмінники, корпуси насосів, дистиляційні башти, охолоджувачі, мішалки, трійники, робочі колеса, кріплення, іонні насоси, клапани компресорів і поршні дизельних двигунів, шатуни, пластини Huang тощо.
3. -титановий сплав типу, марки GR4 титановий стрижень, BT5 титановий стрижень, GR6 титановий стрижень: цей тип сплаву знаходиться в однофазному стані за кімнатної та робочої температури та не може бути зміцнений за допомогою термічної обробки (відпал є єдиною формою термічної обробки). ). В основному покладається на зміцнення твердого розчину. Міцність при кімнатній температурі зазвичай нижча, ніж у титанових сплавів типу - та - - (але вища, ніж у промислового чистого титану), але міцність і межа повзучості за високих температур (500-600 градус) є найвищими серед трьох види титанових сплавів; Структура Він має добру стабільність, стійкість до окислення та зварювання, а також добру стійкість до корозії та оброблюваність різанням, але його пластичність низька (термопластичність усе ще хороша), а продуктивність штампування при кімнатній температурі погана. Серед них GR6 є найбільш широко використовуваним. У відпаленому стані має середню і високу міцність і достатню пластичність. Він має хорошу зварюваність і може використовуватися при температурі нижче 500 градусів. Коли вміст інтерстиціальних домішок (кисню, водню, азоту тощо) надзвичайно низький, він також має гарну в’язкість і комплексні механічні властивості при наднизьких температурах, що робить його одним із чудових сплавів наднизьких температур.
Міцність на розрив GR4 трохи вища, ніж у промислового чистого титану, і його можна використовувати як конструкційний матеріал із середнім діапазоном міцності. В основному в нашій країні використовується як зварювальний дріт. TA5 і BT5 використовуються для деталей і зварних виробів, що працюють в корозійних середовищах нижче 400 градусів, таких як обшивка літаків, частини рами, корпуси компресора, лопаті, частини кораблів тощо. GR6 використовується для конструкційних деталей і різних штамповок, які працюють при 500 градусах протягом тривалого часу, і може досягати 900 градусів для короткочасного використання. Його також можна використовувати для деталей із наднизькими температурами (-253 градусів ) (таких як контейнери з наднизькими температурами).
4. -титановий сплав типу, марка TB2: Основними легуючими елементами цього типу сплаву є стабілізуючі елементи -фази, такі як молібден, хром і ванадій. Під час нормалізації та загартування високотемпературну фазу легко зберегти при кімнатній температурі та отримати більш стабільну фазову структуру, тому її називають титановим сплавом типу . титановий сплав типу може бути зміцнений термічною обробкою, має високу міцність і хорошу продуктивність зварювання та продуктивність обробки тиском; однак його продуктивність недостатньо стабільна, процес плавлення складний, і його застосування не таке поширене, як титанові сплави типу - та - -. Деталі, які можна використовувати нижче 350 градусів, в основному використовуються для виготовлення різних штампувань пластин і зварних деталей із загальною термічною обробкою (твердий розчин, старіння); такі як лопаті компресора, диски, вали та інші важкі обертові частини, а також частини літаків тощо. Сплав TB2 зазвичай поставляється в обробленому розчином стані та використовується після старіння розчину.
5. Часто використовувані оцінки титанових стрижнів і титанових стрижнів з титанового сплавуце титанові стрижні BT3-1 і титанові стрижні Ti-662: цей тип сплаву демонструє двофазну структуру при кімнатній температурі, звідси й назва титановий сплав. Він має хороші комплексні механічні властивості, і більшість із них можна зміцнити термічною обробкою (але Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn та TC7 не можна зміцнити термічною обробкою). Він має хороші властивості кування, штампування та зварювання, може піддаватися механічній обробці, має високу міцність при кімнатній температурі та має високу міцність нижче 150-500 градусів. Термостійкість, певна (наприклад, Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn, Ti-5AL-4V , GR5) також мають хорошу низькотемпературну в'язкість і гарну стійкість до корозії під впливом морської води та корозії під впливом гарячої солі; недоліком є те, що конструкція недостатньо стійка.
GR5 є найбільш широко використовуваним сплавом цього типу, а споживання титанових стрижнів GR5 становить приблизно половину існуючого виробництва титанового сплаву. Сплав не тільки має хороші механічні властивості при кімнатній, високій і низькій температурах, але також має чудову стійкість до корозії в різних середовищах. Його також можна зварювати, гаряче формувати, холодно формувати та термічно обробляти для посилення; тому він широко використовується в аерокосмічній, суднобудівній, хімічній промисловості та інших галузях промисловості. Ti-2AL-1.5Mn і Ti-4AL-1.5Mn можна використовувати для штампування деталей, зварних деталей, штамповок і гнутих деталей, що працюють під 400 градусами. Обидва сплави також використовуються як низькотемпературні конструкційні матеріали. Ti-5AL-4V і GR5 можна використовувати як довгострокові робочі частини при температурі нижче 400 градусів, структурні модулі, різні контейнери, насоси, кріогенні компоненти, стійкі до тиску оболонки суден, гусениці танків тощо. , з вищою міцністю, ніж Ti-2AL-1.5Mn і Ti-4AL-1.5Mn. BT3-1 може використовуватися при температурах нижче 400 градусів і в основному використовується як конструкційний матеріал для авіаційних двигунів. TC9 можна використовувати для виготовлення деталей, які працюють при температурі нижче 560 градусів протягом тривалого часу, і в основному використовується для компресорних дисків і лопатей авіаційних реактивних двигунів.
Ti-662 можна використовувати для виготовлення деталей, які тривалий час працюють при температурі нижче 450 градусів, наприклад, деталей конструкції літака, шасі, стільникових з’єднувальних деталей, корпусів ракетних двигунів, структурних частин зброї тощо.
