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            航天工程結構材料鈦合金

            文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2018/12/24     瀏覽次數:    

            鈦合金可分為結構鈦合金和耐熱鈦合金,或α型鈦合金、β型鈦合金和α+β型鈦合金。研究范圍還包括鈦合金的成形技術、粉末冶金技術、快速凝固技 術、鈦合金的軍用和民用等。 以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金具有密度低、比強度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優點,是較為理想 的航天工程結構材料。

            應用:

            鈦合金是一種新型結構材料,它具有優異的綜合性能,如密度?。▇4.5gcm-3),比強度和比斷裂韌性高,疲勞強度和抗裂紋擴展能力好,低溫 韌性良好,抗蝕性能優異,某些鈦合金的工作溫度為550oC,預期可達700oC。因此它在航空、航天、化工、造船等工業部門獲得日益廣泛的應用,發 展迅猛。輕合金、鋼等的(σ0.2/密度)與溫度的關系,鈦合金的比強高于其他輕金屬、鋼和鎳合金,并且這一優勢可以保持到500oC左右,因此某些鈦合 金適于制造燃氣輪機部件。鈦產量中約80%用于航空和宇航工業。例如美國的B-1轟炸機的機體結構材料中,鈦合金約占21%,主要用于制造機身、機翼、蒙 皮和承力構件。F-15戰斗機的機體結構材料,鈦合金用量達7000kg,約占結構重量的34%。波音757客機的結構件,鈦合金約占5%,用量達 3640kg。麥克唐納道格拉斯(Mc-Donnell-Dounlas)公司生產的DC10飛機,鈦合金用量達5500kg,占結構重量的10%以上。 在化學和一般工程領域的鈦用量:美國約占其產量的15%,歐洲約占40%。由于鈦及其合金的優異抗蝕性能,良好的力學性能,以及合格的組織相容性,使它用 于制作假體裝置等生物材料。

            特點:

            鈦金屬的密度較小,為4.5g/cm3,僅為鐵的60%,通常與鋁、鎂等被稱為輕金屬,其相應的鈦合金、鋁合金、鎂合金則稱為輕合金。世界上許 多國家都認識到鈦合金材料的重要性,相繼對鈦合金材料進行研究開發,并且得到了實際應用。 鈦是二十世紀五十年代發展起來的一種重要的結構金屬,鈦合金因 具有比強度高、耐蝕性好、耐熱性高、易焊接等特點而被廣泛用于各個領域,尤其是強度高、易焊接性能有利于高爾夫桿頭的制造實用的鈦合金是1954年 美國研制成功的Ti-6Al(鋁)-4V(礬)合金。Ti-6Al-4V合金在耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性方面均達到 較好水平。Ti-6Al-4V合金使用量已占全部鈦合金的75~85%。許多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

            目前,世界上已研制出的鈦合金有數百種,著名的合金有二十至三十種,例如,有Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al- 2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、 BT9、BT20、IMI829、IMI834等;用于球桿制造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3(通常所說的β 鈦),22-4,DAT51。 鈦合金可以分為α、α+β、β型合金及鈦鋁金屬間化合物(TixAl,此處x=1或3)四類 鈦合金按組織可分三類.(1 鈦中加入鋁和錫元素.2鈦中加入鋁鉻鉬釩等合金元素.3鈦中加入鋁和釩等元素.)鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好.另外:鈦 合金的工藝性能差,切削加工困難.在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質.還有抗磨性差,生產工藝復雜. titaniumalloys 以鈦為基加入 其他元素組成的合金。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達 4萬余噸,鈦合金型號近30種。使用廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和 TA3)。

            鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用于制作電解工 業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用于生產貯氫材料和形狀記憶合 金等。

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