Статус развоја легуре титана високе чврстоће и високе еластичности

Статус развоја легуре титана високе чврстоће и високе еластичности

На способност еластичне деформације металних материјала утичу граница течења и модул еластичности, а граница еластичности (ε0,2) затезне линије је углавном мања од 1%. Чврстоћа традиционалне легуре титана је у распону од 400 ~ 1500 МПа у зависности од степена легуре, модул еластичности је између 50 ~ 120 ГПа, што је много ниже од челика (око 210 ГПа), а капацитет еластичне деформације је око двоструко више од челика. Легура титана има одличну способност еластичне деформације због велике чврстоће и ниског модула еластичности, а широко се користи у ваздухопловству.

Педесетих година прошлог века, Сједињене Државе су први пут употребиле завртње од легуре титанијума ТИ-6АЛ-4 на бомбардеру Б-52, отварајући примену причвршћивача од легуре титанијума у ​​ваздухопловству. Уз континуиране лагане захтеве ваздухопловства и наоружања, примена лаганих титанових легура високе чврстоће и високе еластичности у причврсним елементима постепено је заменила традиционални челик 30ЦрМосиа, побољшавајући сигурност и поузданост опреме. Тренутно се најчешће користе α + β и β типа титан легуре, попут Ти-6Ал-4В, Ти-3Ал-5Мо-4.5В, Ти-5Мо-5В-8Цр-3Ал и Ти-15Мо-3Ал- 2.7Нб-0.3Си (β 21С) итд., Затезна чврстоћа је у основи 1000 МПа.

Од 1970-их, МцДоннелл Доуглас користи ТИ-13В-11ЦР-3АЛ за производњу опруга за цивилне авионе, замењујући опружни челик и смањујући тежину за 70%. Касније су Лоцкхеед, Боеинг и Аирбус почели да користе материјале од легуре β-титанијума за израду пролећних компонената, као што су браве за стајни трап, хидраулични повратак и управљање авионом. Типичне легуре су Ти-15В-3Цр-3Ал-3Сн и Ти-3Ал-8В-6Цр-4Мо-4Зр (β-Ц), а њихов модул еластичности је око 104 ГПа. Влачна чврстоћа је 1300 ~ 1450 МПа.

Типични брендови који се користе у Кини су ТБ2, ТБ3 и ТБ5. Тренутно, легуре титанијума α + β и β типа које се користе за опруге и причвршћиваче углавном прихватају α + β двофазну структуру да би се добила велика чврстоћа. Истовремено, модул еластичности (90 ~ 120 ГПа) је такође већи, што резултира нижим еластичним својствима. Због тога је тешко испунити захтеве напредних авиона за материјале велике чврстоће и високо еластичност. Као специјални материјал за заковице, легура β типа Ти-45Нб широко се користи у ваздухопловним производима код куће и у иностранству. Легура има предности ниског модула еластичности, добре пластичности и добре обликованости при хладном раду, али је чврстоћа, посебно граница попуштања, ниска, а својства чврстоће и еластичности слабо се подударају.

Од 1990-их, да би се смањио модул еластичности медицинских легура титана, развијена је серија метастабилних легура титанијума β-типа са ниским модулом еластичности, попут Ти-29НБ-13Та-4.6Зр и Ти-35НБ-5Та- 7Зр итд., да би се постигла боља еластична својства. Међутим, ова легура титана је развијена за медицинску област. Чврстоћа легуре титана је мала и тешко је задовољити високе захтеве за чврстоћом и великом еластичношћу легуре титана за ваздухопловне причвршћиваче и опруге. 2003. године, Тоиота Тоиотин Централни институт за истраживање развио је мултифункционалну легуру титана (гумени метал) са одличним свеобухватним својствима. Типичан састав је ти-23нб -0,7 та-2зр -1,2 2о (атомска фракција%). Легура се деформише 90% хладним ваљањем. Чврстоћа леђа може досећи 1200 МПа, модул еластичности је 55 ГПа, а граница еластичности може достићи око 2,5%. Показује изврсно подударање велике чврстоће и високе еластичности. Легура има константну еластичност у широком температурном опсегу.

Метастабилна легура β типа Ти-24Нб-4Зр-8Сн (Ти-2448) коју је развио Институт за металне материјале Кинеске академије наука такође показује одлична еластична својства, са својим модулом еластичности од само 42 ГПа и еластичним напрезањем чак 3,3%. Након третмана старења раствора, такође има изврсну подударност велике чврстоће и високе еластичности. Метални каучук и ТИ-2448 типични су представници напредних титанијумових легура високе чврстоће и високе еластичности. То показује да легуре титана могу постићи усклађивање високе чврстоће и високе еластичности. Његове одличне перформансе зависе од генијалног дизајна компонената и одговарајуће технологије припреме.

Ницоле