Титан сплав или металл: Титан. Свойства, применение, марки, химический состав. Сплавы титана

alexxlab | 12.07.1983 | 0 | Разное

Содержание

Космический металл: (Все о титане) :: Книги по металлургии

Сплавы титана

 

Полученные в промышленных условиях слитки титана называют техническим титаном. Он имеют практически все те свойства, которыми обладает химически чистый титан. Технический титан в отличие от химически чистого содержит повышенное количество некоторых элементов-примесей. В разных странах в зависимости от технологических особенностей процесса технический титан содержит примеси (в %): железа 0,15—0,3; углерода 0,05-0,1; водорода 0,006-0,013; азота 0,04-0,07; кислорода 0,1 —0,4. Наилучшие качественные показатели по содержанию вышеперечисленных примесей имеет технический титан, выпускаемый в СССР. В целом эти примеси практически не ухудшают физические, механические, технологические свойства технического титана по сравнению с химически чистым металлом. Технический титан — это металл серебристо-серого цвета с едва заметным светло-золотистым оттенком. Он легок, почти в 2 раза легче железа, но все же тяжелее алюминия: 1 см3 титана весит 4,5 г, железа 7,8 г, а алюминия 2,7 г. Плавится технический титан почти при 1700° С, сталь – при 1500°С, алюминий – при 600° С. Он в 1,5 раза прочнее стали и в несколько раз прочнее алюминия, очень пластичный: технический титан легко прокатывать в листы и даже в очень топкую фольгу, толщиной в доли миллиметра, его можно вытягивать в прутки, проволоку, делать из него лепты, трубы. Технический титан обладает высокой прочностью, т. о. хорошо противостоит воздействию ударом и поддастся ковке, при этом он имеет высокую упругость и отличную выносливость. У технического титана довольно высокий продел текучести, он сопротивляется любым усилиям и нагрузкам, стремящимся смять, изменить форму и размеры изготовленной детали. Это его свойство выше в 2,5 раза, чем у железа, в 3 раза, чем у меди, и в 18 раз, чем у алюминия. У титана гораздо более высокая твердость, чем у алюминия, магния, меди, железа и некоторых сортов стали, однако ниже, чем у инструментальных сталей.
Технический титан
— металл очень большой коррозионной стойкости. Он практически не изменяется и не разрушается на воздухе, в воде, исключительно стоек при обычной температуре во многих кислотах, даже в «царской водке», во многих агрессивных средах. У титана имеется еще множество уникальных качеств. Например, стойкость к кавитации, слабые магнитные свойства, низкие электропроводность и теплопроводность и т. н. Но есть у титана и недостатки. Главный — его большая дороговизна, он в 3 раза дороже стали, в 3—5 раз дороже алюминия. титан не универсальный коррозионно-стойкий конструкционный материал, у него несколько более низкие по сравнению с лучшими сортами легированных сталей значения модулей упругости и ползучести, он может разупрочняться при высоких температурах, склонен к абразивному износу, плохо работает па резьбовых соединениях. Все эти недостатки снижают эффективность применения технического титана в чистом виде, что в общем-то характерно и для других конструкционных металлов; железа, алюминия, магния. Многие, почти все, недостатки чистого титана устраняются при легировании ого различными металлами и создании сплавов на его основе. В качестве наилучших конструкционных и коррозионно-стойких материалов сплавы титана имеют огромное преимущество. Титан, будучи весьма химически активным металлом, имеет благоприятные металлохимические свойства для образования прочных соединений — типа непрерывных и ограниченных твердых растворов ковалентных и ионных соединений. В целом насчитывается более 50 элементов, дающих с титаном твердые растворы, на основе которых можно производить титановые сплавы и их соединения. Алюминий-титановые сплавы выпускаются нескольких марок и содержат 3—8% алюминия. 0,4 – 0,5% хрома, 0,25-0,6% железа, 0,25-0,6% кремния, 0,01% бора. Все они коррозионно-стойкие, высокопрочные и жаропрочные сплавы па основе титана. С увеличением содержания алюминия и сплавах температура плавления несколько снижается, однако магнитные свойства значительно улучшаются и температура разупрочнения повышается. Ферротитан облагораживающе действует на сталь, так как он, активно поглощая кислород, является одним из лучших раскислителей стали. Ферротитан так жt активно поглощает из расплавленной стали азот, образуя нитрид титана, другие примеси, способствует равномерному распределению прочих примесей и образованию мелкозернистых структур стали. Кроме ферротитана, на основе железа и титана производятся и другие сплавы, широко используемые в черной металлургии. Феррокарботитан — железотитановый, содержащий 7—9% углерода, 74—75% железа, 10—17% титана. Ферросиликотитан — сплав, состоящий из железа (около 50%), титана (30%) и кремния (20%)- Оба эти сплава также применяются для раскисления сталей. Даже небольшие присадки, меди к титану и другим его сплавам повышают их стабильность в процессе эксплуатации, увеличивается и их жаропрочность. Кроме того 5—12% титана добавляют в медь для получения так называемого купро-титана; им пользуются, чтобы очистить расплавленную медь и бронзу от кислорода и азота. Легирование меди титаном производится только очень небольшими ого добавками, уже при 5% титана медь становится нековкой. Марганец, введенный в технический титан или в его сплавы, делает их прочнее, они сохраняют пластичность и легко обрабатываются при прокатке. Марганец — недорогой и не дефицитный металл, поэтому он широко применяется (до 1,5%) при легировании титановых сплавов, предназначенных для листовой прокатки. Богатый марганцем (70%) сплав называется мангантитаном. Оба металла являются энергетическими раскислителями. Этот сплав, как и купротитан, хорошо очищает от кислорода, азота и других примесей медь и бронзу при отливках. Технический титан и его сплавы выпускаются в виде листов, плит, полос, лент, фольги, прутков, проволоки, труб, поковок и штамповок. Эти полуфабрикаты являются исходным материалом для изготовления из титана и: его сплавов различных изделий. Для этого полуфабрикаты надо обработать ковкой, штамповкой, фасонным литьем, резанием, сваркой и т д. Как же ведет себя этот прочный, стойкой металл и его сплавы в обрабатывающих процессах? Многие полуфабрикаты используются непосредственно, например, трубы и листы. Вес они проходят предварительную термическую обработку. Затем для очистки поверхности подвергаются обработке гидропескоструйной или корундовым песком. Листовые изделия еще травит и шлифуют. Так были подготовлены титановые листы для монумента покорителям космоса на ВДНХ и для памятника Ю. А. Гагарину на площади его имени в Москве. Монументы из листового титана будут стоять вечно. Целый ряд титановых изделий изготавливать методами конки и штамповки нецелесообразно из-за технологических трудностей производства и большого количества отходов. Многие детали сложной формы гораздо выгоднее изготавливать фасонным литьем. Это весьма перспективное направление в производстве изделий из титана и его сплавов. Но на пути его развития есть ряд осложнений: расплавленный титан реагирует и с атмосферными газами, и практически со всеми известными огнеупорами, и с формовочными материалами. В связи с этим плавка титана и его сплавов производится в вакууме, а формовочный материал должен быть химически нейтральным по отношению к расплаву. Обычно формы, в которые он отливается, это графитовые кокиля, реже керамические и металлические Несмотря на трудности этой технологии, фасонные отливки сложных деталей из титана и ого сплавов получаются при строгом соблюдении технологии и очень качественными. Ведь расплавы титана и его сплавов обладают отличными литейными свойствами: у них высокая жидкотекучесть, сравнительно небольшая (всего 2—3%) линейная усадка при затвердевании, они даже в условиях затрудненной усадки не дают горячих трещин, но образуют рассеянную пористость. Литье в вакууме имеет массу преимуществ: во-первых, исключается образование окисных пленок, шлаковых включений, газовой пористости; во-вторых, повышается жидкотекучесть расплава, что влияет на заполнение всех полостей литейной формы. Кроме того, на жидкотекучесть и полноценную  заполняемость полостей литейных форм существенно влияют, например, центробежные силы. Поэтому, как правило, фасонные отливки из титана производятся центробежной заливкой. Еще один важнейший аспект рассматриваемой проблемы — соединение титана. Как соединить титановые изделия (листы, ленты, детали и др.) между собой и с другими изделиями? Мы знаем три основных метода соединения металлов – это сварка, пайка и клепка их. Как же ведет себя титан во всех этих операциях? Вспомним, что титан обладает, особенно при повышенных температурах, высокой химической активностью. При взаимодействии с кислородом, азотом, водородом воздуха зона расплавленного металла насыщается этими голами, изменяется микроструктура металла в месте разогрева, может происходить загрязнение посторонними примесями, и сваркой шов будет хрупким, пористым, непрочным. Поэтому обычно методы сварки титановых изделий неприемлемы. Сварка титана требует постоянного и неукоснительного предохранения сварного шва от загрязнения примесями и газами воздуха. Типология сварки титановых изделий предусматривает ее проведение с большой скоростью только в атмосфере инертных газов с применением специальных бескислородных флюсов. Наиболее качественная Сварка производится в специальных обитаемых или необитаемых камерах, зачастую автоматическими методами. Необходим постоянный контроль состава газа, флюсов, температуры, скорости сварки, а также качества шва визуальным, рентгеновским и другими методами. Сварной титановый шов хорошего качества должен иметь золотистый оттенок без всякой побежалости. Особо крупные изделия сваривают в специальных герметично закрытых помещениях, заполненных инертным газом. Работу производит сварщик высокой квалификации, оп работает в скафандре с индивидуальной системой жизнеобеспечения. Небольшие титановые изделия можно соединять методами пайки. Здесь возникают те же проблемы предохранения разогретых спаиваемых чистой от загрязнения газами воздуха и примесями, делающими пайку ненадежной. Кроме того, обычно припои (олово, медь и другие металлы) не пригодны. Используются только серебро и алюминий высокой степени чистоты. Соединения титановых изделий с помощью клейки пли болтов тоже имеют свои особенности. Титановая клепка очень трудоемкий процесс: на нее приходите» тратить вдвое больше времени, чем на алюминиевую. Резьбовое соединение титановых изделий ненадежны, так как титановые гайки и болты при завинчивании начинают налипать и задираться, и оно может не выдержать больших напряжений. Поэтому болты и гайки из титана обязательно покрывают топким слоем серебра или синтетической пленкой из тефлона, а уж потом используют для завинчивания.

Как определить титан и отличить его от других металлов?

Идентификация определенных металлов – точный и простой процесс только при наличии специального лабораторного оборудования, спектрометра в частности. В домашних условиях задача существенно усложняется. Особенно трудно отличать материалы, схожие по цвету и магнитным свойствам. Впрочем, даже в такой ситуации существуют проверенные на практике способы, как отличить титан от других металлов. Наибольший интерес для сравнения представляют алюминий и сталь, включая нержавейку. Тут, даже опытные мастера, регулярно работающие с металлами, и принимающие лом титана, не всегда способны четко идентифицировать, что у них конкретно в руках.

Как отличить титан от стали, алюминия

Первая пара – цветной и черный металлы. Большинство сталей обладают магнитным свойствами. Исключение составляют легированные металлы аустенитного класса. Яркий пример – нержавейка с высоким содержанием никеля. Эта марка стали, как и титан – парамагнетик. Поэтому стандартный вариант с использованием магнита тут неприемлем.

см. статьи:

Остаются три надежных способа как определить титан в домашних условиях:

  • математический;
  • графический;
  • абразивный;
  • гальванический.

Обозначения достаточно условны, далее раскроем каждый из вариантов подробно.

к содержанию ↑

Чистая математика

В этом подходе идентификация металлов производится по весу. Недостаток метода проявляется, когда в наличии только один тип металла. Определить в руках, что тяжелее уже не получится, приходится прибегнуть к математическим вычислениям. Способствует этому существенные отличия в плотности металлов:

  • титан – 4.5;
  • железа – 7.8;
  • алюминия и дюрали – 2.7.

Для такого способа определения титана в своем хозяйстве нужно иметь точные весы

Значения параметра приведены в г/куб.см. Остается добавить, что плотность стали зависит от конкретной марки металла. Однако в абсолютных величинах эти отличия несущественны. Поэтому за плотность стали можно смело принимать значение аналогичной характеристики у железа.

Остается только уточнить объем и вес детали или куска металла. Далее, несложные вычисления, покажут, это алюминий, сталь или искомый металл – титан. Как определить объем детали сложной формы? Тут лучший вариант – закон Архимеда. Масса вытолкнутой жидкости, при погружении металлической конструкции, позволяет установить ее объем. Ситуацию упрощает плотность воды, эквивалентная 1 кг/куб.дм. Соответственно каждый грамм вытолкнутой жидкости равен одному кубическому сантиметру объема.

Конечно же  – это муторный, сложный и неточный способ, но для того, чтобы определить титан дома он имеет место быть.

Так выглядит металл титан

к содержанию ↑

Рисунки на стекле

Это наиболее доступный метод, как отличить титан в домашних условия, но им нужно овладеть и иметь опыт работы с титаном. Металл оставляет характерные несмываемые следы на стекле, кафеле. Достаточно провести заостренным краем металла по одному из указанных материалов. Это именно следы, а не царапины. Подобным способом часто разрисовывают окна общественного транспорта. Отмыть титановую графику на кафеле можно раствором плавиковой кислоты, связываться с ней следует предельно осторожно.

Это метод отличается простотой и эффективностью. Титан, вопреки бытующему мнению, оставляет след даже на загрязненном стекле. Так что обезжиривать его поверхность не обязательно. Напротив, любые марки стали и алюминия способны разве что едва поцарапать стекло. Это отличный метод, чтобы определить титан.

к содержанию ↑

Абразивный круг

Идеальный способ как отличить титан от нержавейки для владельцев точильного станка (что, на самом деле, совсем не обязательно). Впрочем, подойдет практически любая абразивная поверхность, даже асфальт. Контакт титана с абразивом сопровождается россыпью искр насыщенно-белого цвета. Взаимодействие стали с абразивной поверхностью характеризуется желтым или красным оттенком. Искр при этом существенно меньше.

Нержавеющие марки стали – пожаробезопасны. Обработка определенных марок нержавейки происходит вообще без искр. Это свойство используется на пожароопасных производствах. Там допускаются исключительно инструменты из нержавеющей стали. Аналогичная методика применяется в вопросе как отличить титан от алюминия. Стачивание последнего на абразивном круге также происходит практически без искр.

Этот способ определения титана можно назвать самым эффективным – цвет искры действительно будет отличным от других металлов. Вообще, тест на искру является одним из самых популярных и правильных для определения и распознования разных металлов.

Видео – как отличить титан от магния и алюминия:

к содержанию ↑

Гальванический подход

Другой верный способ как узнать титан, доступен прямо в гараже. Методика основана на окрашивании этого металла посредством анодирования. Простейшая конструкция «лабораторной установки» представляет автомобильный аккумулятор, плюс которого соединен с титановой пластиной. К минусу источника постоянного тока подключают металлический стержень, обмотанный ватой смоченной в кока-коле. Идеальный вариант – любой соляной раствор.

Если провести ватой по титану, металл окрасится в течение нескольких секунд. Цвет, получаемый в процессе формирования оксидной пленки, зависит от приложенного напряжения и времени обработки поверхности. Впрочем, если задача стоит как определить титан от нержавейки, то тональность окраски не важна. Главный критерий – изменение цвета.

Видео – как отличить титан от стали данным способом:

к содержанию ↑

Прочие методики

Существует ряд альтернативных способов, как определить титан в руках или алюминий, например. Один из вариантов – тонкая стружка. В случае титана она легко воспламеняется и ярко горит. Напротив, алюминиевая стружка плавится. При помещении «металлических опилок» дюралюминия в щелочной раствор наблюдается активное выделение водорода.

Следующий способ как отличить металл титан от стали и алюминия – теплопроводность. Численные значения параметра Вт/(м·K) для указанных металлов составляют:

  • титан – 14;
  • сталь низкоуглеродистая – 55;
  • нержавейка – 16;
  • алюминий – 250.

Титановые изделия более теплые в руках. Конечно, подход не характеризуется высокой точностью, а для отличия титана от нержавеющей стали – вообще непригоден.

к содержанию ↑

Резюме

Как видно, даже в домашних условиях, отличить титан от алюминия и стали вполне реально. Наиболее практичные варианты – искра и стекло. Для первого случая достаточно любой абразивной поверхности, даже асфальта или застывшего бетона. Яркое искрение титана успешно используют байкеры, устанавливая на обувь подковы из этого металла. След на стекле – выгоден тем, что металл не повреждается. Относительный недостаток – некоторые титановые сплавы рисунка не оставляют. Но для чистого метала это оптимальный вариант.

Украшения из титана: свойства и описание

Нам очень интересен этот металл тем, что он, кроме своей прочности, еще и позволяет сделать очень интересную палитру цветов с помощью окисидирования, вставить в украшения золото или просто придать им более интеренсный вид с помощью разнообразных камней. Надеюсь, мы вас заинтересовали и вы с удовольствием ознакомитесь с этим интересным металлом.

Сегодня мы расскажем о главных особенностях этого необычного металла, причинах столь его высокой популярности и о том, как правильно за ним ухаживать.

Титан — это один из металлов в таблице Менделеева, то есть он является естественным природным элементом (не сплав). Это один из самых легких металлов в мире и к тому же очень прочный — прочнее золота, серебра, стали. Естественный цвет титана — серебристый белый. Добавление примесей делает титан еще более прочным. Этот металл не относится к драгоценным, поэтому пробу на нем не ставят

Этот тугоплавкий металл открыли приблизительно в 1790 году, но тогда учёные умы совершенно не представляли, чем он может быть полезен. В то время с ним не умели работать, а за сложность обработки прозвали «Titan», как некогда древние греки называли богов, обладающих огромной силой и мужеством.

Спустя 120 лет, только в 1910 году, англичане начали процесс извлечения титана из руды. Этот процесс постоянно улучшался, и уже к середине 1940-х годов американцы решили использовать его в военной авиации.

Основными критериями в таком выборе послужили:

  • соотношение прочности к весу;
  • устойчивость к перепадам температур;
  • доступная цена;
  • антикоррозийные свойства металла.

Начиная с 40-х годов прошлого века титан активно используют в:

Кораблестроении

Самолетостроении

Ракетостроении

Титан — материал будущего

Он является одним из пяти биологически совместимых элементов и не вызывает аллергических реакций даже на самой чувствительной коже. Титан необычайно легкий, но очень прочный материал. Благодаря этим уникальным свойствам 85% конструкционных материалов в космической технике — титан и его сплавы. Украшения производятся именно из авиационного титана.

Часовщики и ювелиры обратили своё внимание на титан не так давно. Впервые его применили для изготовления часов в 1980 году. Первопроходцами стали специалисты из Porsche Design и IWC. Объединив свои силы, компании выпустили титановые часы, которые произвели настоящий фурор. Вскоре после этого появились еще две модели — Ocean 2000 и Ocean 500 — работающие под водой на глубине до 2000 и до 500 метров соответственно.

Главное преимущества титановых часов в том, что они:

  • очень лёгкие;
  • имеют приятный металлический блеск;
  • чем-то схожи по внешним признакам с платиной.

Правда, по деформации и подверженности царапинам такие часы уступают изделиям из стали.

В ювелирном деле титан изначально стали использовать для изготовления обручальных колец, украшений для пирсинга и мужских аксессуаров.

Обручальных колец

Мужских аксессуаров

Его обработка является довольно сложной и затратной, требует определённых знаний и навыков у мастера, поэтому созданием украшений из титана занимается далеко не каждый ювелир. Но есть и те, кто достиг высшего мастерства в обработке этого металла. Например, китайский ювелир Уоллес Чан изготавливает из титана настоящие произведения искусства в виде драгоценных цветов, насекомых или рыб

У титана есть одно интересное свойство: при определённом окислении, нагреве или смешивании с другими металлами он может менять свой цвет. В чистом виде это серый металл, но после обработки он может приобрести зелёный, синий, лиловый и даже красный оттенок. Ювелирные дома пользуются той особенностью в создании своих коллекций.

Как и любые другие украшения, изделия из титана нуждаются в правильном уходе. Существует заблуждение, что этот металл не царапается. На самом деле он может потерять привлекательный внешний вид из-за агрессивного контакта с алмазом, другим металлом или наждачной бумагой. В то же время, титан не боится морской воды, пота и абразивных моющих средств.

Уход за титановыми украшениями

Их нужно хранить отдельно от других украшений, желательно в бархатном мешочке или шкатулке. Во время работы с другими металлами или наждачной бумагой, следует снимать титановое кольцо.

Для профилактики царапин и мелких деформаций, раз в полгода ювелирные изделия из титана необходимо относить на полировку и чистку. Соблюдая эти несложные правила, вы сможете уберечь свои украшения от повреждений. Они будут всегда выглядеть достойно и эффектно.

Основные качества титановых украшений

Любители титановых украшений ценят этот металл за его несколько особых качеств:

  • Красивый внешний вид. Кольца из титана не менее красивы, чем из серебра и золота. Их делают и простые — только из металла, и с декором — с различными камнями (в том числе с бриллиантами), вставками, напылениями и так далее. Они могут быть глянцевыми и матовыми, а также различного цвета — синие, черные, фиолетовые и другие.
  • Относительно низкая цена. Кольца из титана дешевле, чем из золота. Сам металл стоит недорого, но для его обработки нужно иметь дорогое оборудование. Это образует большую часть цены изделий.
  • Прочность. Обручальные кольца из титана более устойчивы к физическим и химическим (например, от бытовой химии) воздействиям, чем золотые или серебряные. Фактор прочности здесь важен, ведь эти кольца люди обычно носят практически не снимая.
  • Гипоаллергенность. Титан не окисляется, не ржавеет, не вступает в реакцию ни с какими веществами, находясь на человеческом теле. Люди, у которых есть аллергия на серебро, золото и сплавы, могут позволить себе носить титановые украшения.
  • Легкость. Так как титан очень легкий металл, то даже крупные украшения из него обладают относительно маленьким весом.

Недостатки титановых украшений

Из-за прочности материала их очень сложно как-то изменить, в отличие от золотых ювелирных изделий, которые легко переплавить в новые. Если возникнет внештатная ситуация, когда украшение из титана нужно будет распилить, чтобы снять (обычным способом кольцо не снимается, например, потому что палец опух из-за травмы), то сделать это будет очень и очень нелегко.

Титановые кольца

Приобретая такой атрибут, можно быть уверенным в том, что кольца переживут не только своих владельцев, но и много поколений их потомков. Инертные свойства металла и его поразительная твердость послужили причиной его использования при производстве протезов и вооружения — именно эти свойства будут гарантировать долгую службу колец из титана

Титановые кольца не:

  • потускнеют;
  • не заржавеют;
  • не окрасят ваш палец в зеленый цвет.

Драгоценные металлы склонны меняться в цвете с течением времени. А порой оставляют непривлекательные следы на коже. Титан же, оправдывая звание инертного металла, не вступает в химические реакции и сохраняет первозданный вид столетиями.

Титановые кольца не «похудеют» от трения и не погнутся. И вновь виной уникальные свойства металла — а точнее, его поразительная твердость. Этому веществу не страшно ничего — оно чувствует себя комфортно и на пальце невесты, и в двигателе самолета A380 (с той лишь разницей, что на кольцо уходит несколько граммов, а на двигатель самолета — около 11 тонн титана).

Титановые кольца абсолютно не вызывают аллергию. Этот фактор может стать решающим для тех, кто страдает болезненной реакцией на золото или серебро.

Марки титановых сплавов | Техника и человек

Поскольку титан представляет собой металл, обладающий хорошей твердостью, но невысокой прочностью в промышленном производстве большее распространение получили сплавы на основе титана. Сплавы с различной структурой зерна, отличаются между собой строением и типом кристаллической решетки.

Их можно получить при обеспечении в процессе производства определенных температурных режимов. А путем добавления к титану различных легирующих элементов можно получать сплавы, характеризующиеся более высокими эксплуатационными и технологическими свойствами.

При добавлении легирующих элементов и различных типах кристаллических решеток в структурах на основе титана можно получить более высокую по сравнению с чистым металлом жаропрочность и прочность. При этом полученные структуры характеризуются небольшой плотностью, хорошими антикоррозионными свойствами и хорошей пластичностью, что расширяет сферу их использования.

Характеристика титана

Титан представляет собой легкий металл, сочетающий в себе высокую твердость и небольшую прочность, что усложняет его обработку. Температура плавления этого материала в среднем составляет 1665°С. Материал характеризуется невысокой плотностью (4,5г/см3) и хорошей антикоррозионной способностью.

На поверхности материала образуется окисная пленка толщиной в несколько нм, что исключает процессы коррозии титана в морской и пресной воде, атмосфере, окислению под действием органических кислот, процессов кавитации и в конструкциях, находящихся под напряжением.

В обычном состоянии материал не обладает жаропрочностью, для него характерно явление ползучести при комнатных температурах. Однако в условиях холода и глубокого холода материал характеризуется высокими прочностными характеристиками. 

Титан отличается низким значением модуля упругости, это ограничивает его использование для изготовления конструкций, в которых необходима жесткость. В чистом состоянии металл обладает высокими противорадиационными характеристиками и не обладает магнитными свойствами.

Титан характеризуется хорошими пластическими свойствами и легко поддается обработке при комнатных температурах и выше. Сварные швы из титана и его соединений обладают пластичностью и прочностью. Однако, для материала свойственны интенсивные процессы поглощения газов при нахождении в неустойчивом химическом состоянии, возникающем при повышении температуры. Титан в зависимости от газа, с которым соединяется, образует гидридные, оксидные, карбидные соединения, плохо влияющие на его технологические свойства.

Материал характеризуется плохой приспособленностью к обработке резанием, в результате ее проведения он в течение короткого промежутка времени прилипает на инструмент, что снижает его ресурс. Проведение обработки титана резанием возможно с использованием охлаждения интенсивного типа на больших подачах, при низких скоростях обработки и значительной глубине резания. Кроме того в качестве инструмента для обработки выбирается быстрорежущая сталь.

Материал характеризуется высокой химической активностью, что обуславливает использование инертных газов при проведении работ по выплавке, литье титана или проведении дуговой сварки. В процессе использования титановые изделия необходимо защищать от возможного поглощения газов при вероятности повышения эксплуатационных температур.

Титановые сплавы

Широкое распространение получили структуры на основе титана с добавлением таких легирующих элементов, как:

  • алюминий,
  • медь,
  • железо,
  • никель,
  • молибден,
  • олово,
  • ванадий,
  • хром,
  • цирконий.

Структуры, получаемые деформированием сплавов титановой группы, используются для изготовления изделий, проходящих механическую обработку.

По прочности различают:

  • Высокопрочные материалы, прочность которых составляет более 1000МПа;
  • Структуры, обладающие средней прочностью, в диапазоне значений от 500 до 1000МПа;
  • Низкопрочные материалы, с прочностью ниже 500МПа.

По области использования:

  • Структуры, обладающие коррозионной стойкостью.
  • Конструкционные материалы;
  • Жаропрочные структуры;
  • Структуры с высокой стойкостью к действию холода.

Виды сплавов

По входящим в состав легирующим элементам выделяют шесть основных видов сплавов.

Сплавы типа α-сплавы

Сплавы типа α-сплавы на основе титана с применением для легирования алюминия, олова, циркония, кислорода характеризуются хорошей свариваемостью, понижением границы застывании титана и увеличением его жидкотекучести. Указанные свойства позволяют использовать так называемые α-сплавы для получения заготовок фасонным способом или при отливке деталей. Получаемые изделия этого типа обладают высокой термической стойкостью, что позволяет использовать их для изготовления ответственных деталей, работающих в температурных условиях до 400°С.

При минимальных количествах легирующих элементов соединения называются техническим титаном. Он характеризуется хорошей термической устойчивостью, и обладают отличными сварными характеристиками при проведении сварочных работ на различных аппаратах. Материал обладает удовлетворительными характеристиками по возможности обработки резанием. Не рекомендуется повышение прочности для сплавов этого типа с применением термообработки, материалы этого типа используются после проведения отжига. Сплавы, содержащие цирконий обладают наибольшей стоимостью и отличаются высокой технологичностью.

Формы поставки сплава представлены в виде проволоки, труб, прутков сортового проката, поковок. Наиболее используемым материалом этого класса является сплав ВТ5-1, характеризующийся средней прочностью, жаропрочностью до 450°С и отличными характеристиками при работе в условиях низких и сверхнизких температур. Этот сплав не практикуется упрочнять термическими способами, однако его использование в условиях низких температур предполагает минимальное количество легирующих материалов.

Сплавы типа β-сплавы

Сплавы β-типа получаются при легировании титана ванадием, молибденом, никелем, при этом получаемые структуры характеризуются повышением прочности в диапазоне от комнатных до отрицательных температур по сравнению с α-сплавами. При их использовании увеличивается жаропрочность материала, его температурная стабильность, однако при этом наблюдается снижение пластических характеристик сплавов этой группы.

Для получения устойчивых характеристик сплавы этой группы должны быть легированы значительным количеством указанных элементов. Исходя из высокой стоимости этих материалов, широкого промышленного распространения структуры этой группы не получили. Для сплавов этой группы характерно противодействие ползучести, возможность повышения прочности различными способами, возможность механической обработки. Однако, с увеличением рабочей температуры до 300°С сплавы этой группы приобретают хрупкость.

Псевдо α-сплавы

Псевдо α-сплавы, большую часть легирующих элементов которых составляют компоненты α-фазы с добавлениями до 5% элементов группы β. Наличие β-фазы в сплавах добавляет к преимуществам легирующих элементов α-группы свойство пластичности. Увеличение жаростойкости сплавов этой группы достигается использованием алюминия, кремния и циркония. Последний из перечисленных элементов оказывает положительное воздействие на растворение β-фазы в структуре сплава. Однако, для этих сплавов характерны и недостатки, среди которых хорошее поглощение титаном водорода и образование гидридов, с возможностью возникновения водородной хрупкости. Водород фиксируется в соединении в форме гидридной фазы, уменьшает вязкость и пластические характеристики сплава и способствует увеличению хрупкости соединения.Одним из наиболее распространенных материалов этой группы является титановый сплав марки ВТ18, обладающий жаропрочностью до 600°С, обладает хорошими характеристиками пластичности. Перечисленные свойства позволяют применять материал для изготовления деталей компрессоров в авиастроении. Термическая обработка материала включает отжиг при температурах около 1000°С с дальнейшим воздушным охлаждением или двойной отжиг, позволяющий на 15% увеличить его сопротивление разрыву.

Псевдо β- сплавы

Псевдо β- сплавы характеризуются наличием после проведения закалки или нормализации наличием только β-фазы. В состоянии отжига структура этих сплавов представлена α-фазой со значительным количеством легирующих компонентов группы β.  Эти сплавы характеризуются самым большим среди титановых соединений показателем удельной прочности, обладают низкой термической стойкостью. Кроме того, сплавы этой группы мало подвержены хрупкости при воздействии водорода, однако обладают высокой чувствительностью к содержанию углерода и кислорода, влияющим на снижение вязких и пластичных свойств сплава. Эти сплавы характеризуются плохой свариваемостью, широким диапазоном механических характеристик, обуславливаемых неоднородностью состава и низкой стабильностью при работе в условиях высоких температур.Форма выпуска сплава представлена листами, поковками, прутками и полосовым металлом, с рекомендуемым использованием в течение длительного времени при температурах не выше 350°С. Примером такого сплава является ВТ 35, для которого свойственна обработка давлением при воздействии температуры. После выполнения закалки материал характеризуется высокими пластическими характеристиками и способностью к деформации в холодном состоянии. Проведение операции старения для этого сплава обуславливает многократное упрочнение при наличии высокой вязкости.

Сплавы типа α+β

Сплавы типа α+β с возможными включениями интерметаллидов характеризуются меньшей хрупкостью при воздействии гидритов по сравнению со сплавами 1 и 3 групп. Кроме того, для них свойственна большая технологичность и удобство обработки с использованием различных методов по сравнению со сплавами α-группы. При проведении сварки с использованием материала этого типа для повышения пластичности шва после окончания операции требуется проведение отжига. Материалы этой группы изготавливаются в форме лент, листового металла, поковок, штамповок и прутков. Самым распространенным материалом этой группы является сплав ВТ6, характеризуется хорошей деформируемостью при температурной обработке, сниженной вероятностью водородной хрупкости. Из этого материала производят несущие детали самолетов и жаропрочные изделия для компрессоров двигателей в авиации. Практикуется использование отожженных или упрочненных температурной обработкой сплавов ВТ6. Например, детали тонкостенного профиля или листовые заготовки отжигают при температуре 800°С в дальнейшем охлаждая на воздухе или оставляя в печи.

Сплавы из титана на базе интерметаллидов.

Интерметаллиды — сплав 2ух металлов, один из которых титан.

Получение изделий

Структуры, получаемые литьем, осуществляемым в специальные формы из металла в условиях ограничения доступа активных газов, учитывая высокую активность титановых сплавов при повышении температуры. Сплавы, получаемые при помощи литья, обладают худшими свойствами, по сравнению со сплавами, получающимися методом деформации. Термическая обработка с целью повышения прочности для сплавов этого типа не проводится, поскольку оказывает существенное воздействие на показатели пластичности этих структур.

Титан твердый легкий металл титановые сплавы



Проволока титановая

Титановая проволока получается в процессе волочения из используемых в качестве заготовок титановых прутков, в производстве используются марки титана и его сплавов ВТ1-00, ВТ2, ВТ6, ВТ20-1, ВТ20-2, 2В; ОТ4, ОТ4-1. Готовая продукция проходит процедуру травления…


Труба титановая

Титановые трубы – разновидность титанового проката в виде полых профилей с различным сечением. Титановые трубы обладают высокой прочностью, легкостью, отличной пластичностью и стойкостью к коррозии. ГОСТ 22897-86.


Круг титановый

Титановый круг – изделие круглого сечения, отличающееся малым весом и высокой прочностью и коррозийной стойкостью, применяется в качестве полуфабриката для изготовления деталей применяемых в космонавтике и самолетостроении.


Лист титановый

Титановые листы для нужд народного хозяйства выпускаются согласно руководству ГОСТ 22178-76. Листы из титана, предназначенные для нужд авиакосмического строения, выпускаются согласно техническим условиям


Титан, получивший название «Космического» металла действительно соответствует такой оценке и благодаря своим уникальным характеристикам может использоваться на самых ответственных участках, таких как авиация, космос и ракетостроение, медицина, кораблестроение и другие. Существенная потребность в этом твердом и легком металле в первые появилась в середине прошлого столетия в эпоху интенсивного развития реактивного авиастроения.

Изначально металл использовался для производства турбин авиационных двигателей, позднее его начали применять в корпусах, обшивке и других узлах авиационной технике, обеспечивая решение таких технических требований, как способность работы в режиме высоких температур, надежность и снижение веса. Современные самолеты могут насчитывать до нескольких тысяч изготовленных из титана деталей. Из него, одинаково уверенно выдерживающего режимы как высоких, так и низких температур, изготавливаются элементы внешней оболочки космических ракет и орбитальных станций, корпуса некоторых типов космических кораблей на сто процентов были изготовлены из титановых сплавов.

Стойкость этого твердого и легкого металла при взаимодействии с соленой водой делает его незаменимым для обшивки корпуса и изготовления других узлов морских судов, отличающихся скоростью и маневренностью, обеспечивающихся за счет гладкой ровной поверхности и снижению массы.

Титан, слабо взаимодействующий с магнитными полями, идеально подходит для создания различного рода навигационного оборудования, корабль с таким корпусом меньше подвержен риску «встречи» с магнитной миной, а летающий объект менее заметен на радарах радиолокационных станций.

Твердость, надежность и коррозийная устойчивость значительно продлевает сроки службы изготавливаемых из него узлов, деталей и агрегатов, из титана могут изготавливаться корпуса субмарин батискафов способных выдерживать давление толщи воды погружений на большую глубину, материал используется для глубинного бурения, позволяя снизить вес и увеличить глубину прохождения бурильного оборудования.

Несмотря на большую стоимость и сложность обработки, металл используется при производстве оборудования для химической отрасли, деталей трубопроводов, фильтрующей, запорной, перекачивающей и регулирующей, теплообменной и другой аппаратуры, предназначенной для работы под воздействием химически активных сред, жидкостей, пара и газа.

Титановый лит используют в производстве башен для адсорбционной очистке газов и фильтровальном и другом оборудовании, применяемом в химической, целлюлозно-бумажной, промышленностях, цветной и черной металлургии. Использование материала оправдано в тех областях промышленности и экономики, где технологический процесс осуществляется в условиях высоких температур, высоких давлений и высокой агрессивности взаимодействующих сред. Стоимость легкого и твердого материала оправдана и быстро окупается благодаря стойкости, прочности, надежности, обеспечивающих продолжительные безаварийные сроки эксплуатации.

Открытие химического элемента Титан приписывают молодому английскому минералогу Уильяму Грегору, выпускнику Кембриджского университета из графства Корнуолл, в 1789 году проводившему исследования в области минералогии и среди железистых песков близ поселка Менакан и обнаружившему незнакомую до того момента породу, назвав её менакеновой землей или менаканитом. Позже, в 1795 году немецкий аптекарь Мартин Генрих Клапрот в процессе химической реакции получил окисел неизвестного ему металла назвав его Титаном, а через через два года установил соответствие Титана и грегоровского менаканита. В виде металла Титан впервые был получен в 1825 году членом Шведской академии наук Йёнсом Якобом Берцелиусом.

Титан – металл светло-серебристого цвета, присутствует в таблице химических элементов Менделеева под двадцать вторым номером, сам Титан и его сплавы отличаются низким весом и высокой прочностью, коррозийной устойчивостью, низким коэффициентом теплового расширения и широким диапазоном рабочих температур, его теплопроводность в тринадцать раз ниже, чем у алюминия и в четыре раза ниже чем у железа. Титан плавится при температуре одна тысяча шестьсот шестьдесят восемь градусов по шкале Цельсия, а температура кипения Титана составляет три тысячи триста градусов. Титан в два раза прочнее стали и в шесть раз прочнее алюминия.

Все эти уникальные свойства материала обуславливают его использование в самых передовых и ответственных технологиях – ракетостроении, самолетостроении, морском судостроении. На титановых корпусах судов не образуется ракушечных наростов, так же из него делают гребные винты, насосы и клапаны. Узлы, детали и обшивка из Титана обеспечивают легкость конструкций самолетных фюзеляжей и устойчивость к воздействию высоких температур ракетных двигателей, его применяют в качестве легирующего компонента при производстве качественной стали. Трубы и емкости из титана применяют для работы в условиях повышенной коррозийной агрессивности воздействующих сред. Так же титан служит в электровакуумном оборудовании работающем в условиях высоких температур.

Уважаемые партнеры, клиенты, заказчики. Для оперативной обработки вашей заявки указывайте в заказе каким образом необходимо подготовить металл к отгрузке. Нужно ли порезать его для транспортировки, на какую длину? Если заказываете доставку нашими силами, укажите по какому адресу и в какой город, какой транспортной компанией или каким отдельным видом транспорта необходимо произвести отправку приобретаемого вами металла.

Биосовместимые материалы, сделанные молотом на наковальне – Наука – Коммерсантъ

Сплавы на основе титана известны как легкие конструкционные материалы и широко используются в авиационной промышленности, транспортном и химическом машиностроении, медицине и т. д. Они сочетают в себе комплекс физико-механических свойств, в том числе высокую прочность в широком диапазоне температур, относительно низкую плотность, высокую устойчивость к коррозии, приемлемую биосовместимость.

Обычно для улучшения эксплуатационных свойств таких сплавов титан разбавляют (легируют) другими металлами. Зачастую для достижения оптимальных характеристик легирование происходит в большом количестве и относительно дорогими металлами (ванадий, ниобий, танал, гафний и пр.), особенно это характерно для титановых сплавов, используемых в медицине для изготовления имплантатов.

В научно-исследовательском центре композиционных материалов совместно с профильными кафедрами НИТУ МИСиС мы проводим исследования, в том числе и в направлении создания нового класса титановых сплавов — с малыми добавками других металлов. Доля титана в сплаве составляет более 90%, то есть это титан, немного разбавленный такими элементами, как олово, железо, медь, а также более дорогими, например серебром и палладием, в количестве до 6% суммарно.

Получены относительно недорогие сплавы, но с уровнем эксплуатационных свойств, близких к высоколегированным сплавам. Например, уже разработаны сплавы следующих композиций: Ti-Ag-Pd [1, 2], Ti-Fe-Cu-Sn [3] и Ti-Fe-Cu [4, 5]. Комбинация химического состава (композиция) сплава вместе со способом его термомеханической обработки позволяет получить приемлемый уровень эксплуатационных свойств сплава, но не увеличивать его конечную стоимость.

В нашем исследовании в качестве такой обработки используются относительно новые методы интенсивной пластической деформации (ИПД). ИПД — это комплекс методов, позволяющих при сохранении объема материала добиться наведения в нем высокодефектного напряженного состояния за счет использования высокой степени деформации и получить внутри него заданную структуру, в том числе и наноструктуру. Таким образом, ИПД способствует фрагментации внутренней кристаллической микроструктуры материала (дробление структурных составляющих) до субмикро- и наноразмеров (то есть структурные составляющие много меньше 1 микрона), а также прохождению сопутствующих позитивных процессов, в ходе которых происходят изменения уровня заданных исследуемых свойств (механических, магнитных, электрических и т. д.).

К методам ИПД относят:

— кручение под высоким давлением — это одновременное сжатие тонкого образца между двумя бойками и его кручение благодаря повороту одного из бойков на определенный угол;

— равноканальное угловое прессование — однократное или многократное продавливание (экструзия) материала через наклонные каналы с одинаковой площадью поперечного сечения;

— механохимический синтез — измельчение и одновременная деформация вещества с использованием шарового активатора.

Есть и другие методы.

Один из популярных методов ИПД — всесторонняя ковка. Мы также использовали ковку для обработки новых титановых сплавов, но несколько изменили схему деформации: сперва — двусторонняя ковка, а затем — прокатка обрабатываемого образца. Для этого метода

достаточно традиционных молота и наковальни, а также простого прокатного оборудования, которое обычно используется в металлургическом производстве.

Нужно сказать, что исследования в направлении разработки новых классов низколегированных титановых сплавов проводятся в НИТУ МИСиС совместно с коллегами из Японии (Институт материаловедения Университета Тохоку, г. Сендай) и из Австрии (Институт материаловедения имени Эриха Шмидта Австрийской академии наук, г. Леобен). Разработанные нашим коллективом сплавы продемонстрировали не только относительно высокие механические свойства, но и приемлемые свойства биосовместимости при испытаниях in vitro.

Высокие механические свойства разработанных сплавов, то есть оптимальное сочетание прочности (свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих под воздействием внешних сил) и пластичности (способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации), объясняются приобретением специфической структуры за счет ИПД. Увеличение прочности происходит благодаря измельчению структурных составляющих внутри материала (фрагментации зерен), что приводит к сильным искажениям кристаллической решетки и увеличению барьеров для распространения деформации. А увеличение пластичности можно объяснить увеличением объема неравновесных границ зерен (то есть отсутствие упорядоченной кристаллической структуры между структурными составляющими внутри материала), низкой энергией скольжения границ зерен, их вращением, то есть способностью зерен легко и свободно сдвигаться и перемещаться друг относительно друга благодаря очень маленьким размерам.

Приемлемая биосовместимость объясняется оптимальным химическим составом исследуемых сплавов, а именно высокой концентрацией титана и низкими концентрациями остальных элементов. Более того, содержание в составе сплавов в малых количествах таких легирующих элементов, как серебро и медь, поможет уменьшить риск отторжения имплантатов из этих сплавов в живых тканях организма благодаря антибактериальной активности этих элементов и подавлению процессов отторжения.

Важную роль в достижении оптимальной антибактериальной активности с сохранением приемлемой биосовместимости играет взаимодействие легирующих элементов между собой с образованием гальванических пар, исходя из позиции этих элементов в электрохимическом ряде активности металлов. Например, в сплаве Ti-Ag-Pd палладий более благородный металл по отношению к серебру, поэтому образование гальванической пары Pd-Ag, контролирующей выход ионов серебра на поверхность сплава, позволяет сохранить приемлемую биосовместимость и антибактериальную активность (рис. 1, а). Как показали исследования, сплавы без содержания палладия относительно токсичны, что приводит либо к полной гибели живых клеток на поверхности сплава (рис. 1, б), либо к невозможности клеточных культур активно расти и развиваться на этой поверхности (рис. 1, в).

Еще одной принципиальной характеристикой биомедицинского материала является модуль упругости — это способность твердого тела (материала, вещества) упруго деформироваться при приложении к нему силы и принимать исходную форму при снятии нагрузки. Очень важно, чтобы модуль упругости имплантата по возможности соответствовал модулю упругости кости. Это необходимо для предотвращения ремоделирования прилагающей к имплантату костной ткани (то есть без нагрузки, вследствие перераспределения нагрузки на более высокомодульный имплантат происходит охрупчивание кости). Например, модуль упругости кортикальной кости около 30 ГПа, в то время как у бета-титановых сплавов (с кубической кристаллической решеткой в основе) модуль упругости около 70 ГПа, а у альфа-титановых сплавов (с гексагональной кристаллической решеткой в основе) он больше 100 ГПа. Поэтому очень важно снизить модуль упругости материала имплантата.

В наших исследованиях для снижения модуля упругости и сохранения уровня приемлемых механических свойств, таких как прочность и пластичность (рис. 1, г), мы используем разные подходы. Во-первых, добавление в сплав азота в малых концентрациях способствует снижению модуля упругости альфа + бета-титанового сплава до 65 ГПа. Конечно, легированием можно достичь и более низких значений модуля упругости (в литературе есть данные о некоторых титановых сплавах с модулем упругости около 40 ГПа), но для этого нужно легировать титан относительно высокими количествами (до 25 ат. %) дорогостоящих металлов. Во-вторых, использование новых методов создания пористых структур — например, путем выщелачивания одного из элементов — позволяет понизить модуль упругости итогового материала и создать разветвленную пористую поверхность, способствующую более активному сцеплению с ней клеточных структур, а также их более быстрому обрастанию и развитию на такой поверхности. В-третьих, это создание металлополимерных композитов (рис. 1, д), что позволяет еще больше снизить модуль упругости итогового материала. Пористый полимер внутри такого композита позволяет имитировать материал трабекулярной кости (с меньшим модулем упругости — около 0,1 ГПа), а внешний металлический слой такого композита позволит имитировать материал кортикальной кости (с приемлемым модулем упругости, но высокими механическими свойствами).

Все три способа для снижения модуля упругости и сохранения приемлемых эксплуатационных характеристик можно использовать в комплексе с получением оптимального результата.

В своих исследованиях мы прежде всего опираемся на общие принципы металловедения и материаловедения, а также собственные новаторские наработки. С точки зрения научной новизны исследование интересно разработкой новых составов титановых сплавов и использованием новейших технологических процессов для получения оптимального результата, а также для научного объяснения процессов, происходящих в исследуемом материале. С точки зрения практической значимости полученные низколегированные титановые сплавы могут быть интересными материалами биомедицинского назначения как сами по себе (например, в качестве зубных имплантатов), так и в составе композитного материала (например, в качестве имплантата, имитирующего кость).

Владислав Задорожный, научный сотрудник, Национальный исследовательский технологический университет МИСиС, Институт новых материалов и нанотехнологий (Москва)

Что такое титан металл – Морской флот

Одним из самых распространенных элементов, который находится в земле, можно назвать титан. Согласно результатам проведенных исследований, он занимает 4-е место по степени распространенности, уступая лидирующие позиции алюминию, железу и магнию. Несмотря на столь большое распространение, титан стал использоваться в промышленности лишь в 20 веке. Титановые сплавы во многом повлияли на развитие ракетостроения и авиации, что связано с сочетанием малой плотности с высокой удельной прочностью, а также коррозионной стойкостью. Рассмотрим все особенности данного материала подробнее.

Общая характеристика титана и его сплавов

Именно основные механические свойства титановых сплавов определяют их большое распространение. Если не уделять внимание химическому составу, то все титановые сплавы можно охарактеризовать следующим образом:

  1. Высокая коррозионная стойкость. Недостатком большинства металлов можно назвать то, что при воздействии высокой влажности на поверхности образуется коррозия, которая не только ухудшает внешний вид материала, но и снижает его основные эксплуатационные качества. Титан менее восприимчив к воздействию влажности, чем железо.
  2. Хладостойкость. Слишком низкая температура становится причиной того, что механические свойства титановых сплавов существенно снижаются. Часто можно встретить ситуацию, когда эксплуатация при отрицательных температурах становится причиной существенного повышения хрупкости. Титан довольно часто применяется при изготовлении космических кораблей.
  3. Титан и титановые сплавы имеют относительно низкую плотность, что существенно снижает вес. Легкие металлы получили широкое применение в самых различных отраслях промышленности, к примеру, в авиастроении, строительстве небоскребов и так далее.
  4. Высокая удельная прочность и низкая плотность – характеристики, которые довольно редко сочетаются. Однако именно за счет подобного сочетания титановые сплавы сегодня получили самое широкое распространение.
  5. Технологичность при обработке давлением определяет то, что сплав применяется часто в качестве заготовки при прессовании или другом виде обработки.
  6. Отсутствие реакции на воздействие магнитного поля также назовем причиной, по которой рассматриваемые сплавы получили широкое применение. Часто можно встретить ситуацию, когда проводится производство конструкций, при работе которых образуется магнитное поле. Применение титана позволяет исключить вероятность возникновения связи.

Эти основные преимущества титановых сплавов определили их достаточно большое распространение. Однако, как ранее было отмечено, многое зависит от конкретного химического состава. Примером можно назвать то, что твердость изменяется в зависимости от того, какие именно вещества применяются при легировании.

Важно, что температура плавления может достигать 1700 градусов Цельсия. За счет этого существенно повышается устойчивость состава к нагреву, но также усложняется процесс обработки.

Виды титановых сплавов

Классификация титановых сплавов ведется по достаточно большому количеству признаков. Все сплавы можно разделить на несколько основных групп:

  1. Высокопрочные и конструкционные – прочные титановые сплавы, которые обладают также достаточно высокой пластичностью. За счет этого они могут применяться при изготовлении деталей, на которые оказывается переменная нагрузка.
  2. Жаропрочные с низкой плотностью применяются как более дешевая альтернатива жаропрочным никелевым сплавам с учетом определенного температурного интервала. Прочность подобного титанового сплава может варьироваться в достаточно большом диапазоне, что зависит от конкретного химического состава.
  3. Титановые сплавы на основе химического соединения представляют жаропрочную структуру с низкой плотностью. За счет существенного снижения плотности вес также снижается, а жаропрочность позволяет использовать материал при изготовлении летательных аппаратов. Кроме этого с подобной маркой связывают также высокую пластичность.

Маркировка титановых сплавов проводится по определенным правилам, которые позволяют определить концентрацию всех элементов. Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных разновидностей титановых сплавов подробнее.

Сферы из титанового сплава

Рассматривая наиболее распространенные марки титановых сплавов, следует обратить внимание ВТ1-00 и ВТ1-0. Они относятся к классу технических титанов. В состав данного титанового сплава входит достаточно большое количество различных примесей, которые определяют снижение прочности. Однако за счет снижения прочности существенно повышается пластичность. Высокая технологическая пластичность определяет то, что технический титан можно получить даже при производстве фольги.

Очень часто рассматриваемый состав сплава подвергается нагартовке. За счет этого повышается прочность, но существенно снижается пластичность. Многие специалисты считают, что рассматриваемый метод обработки нельзя назвать лучшим, так как он не оказывает комплексного благоприятного воздействия на основные свойства материала.

Сплав ВТ5 довольно распространен, характеризуется применением в качестве легирующего элемента исключительно алюминия. Важно отметить, что именно алюминий считается самым распространенным легирующим элементом в титановых сплавах. Это связано с нижеприведенными моментами:

  1. Применение алюминия позволяет существенно повысить модули упругости.
  2. Алюминий также позволяет повысить значение жаропрочности.
  3. Подобный металл один из самых распространенных в своем роде, за счет чего существенно снижается стоимость получаемого материала.
  4. Снижается показатель водородной хрупкости.
  5. Плотность алюминия ниже плотности титана, за счет чего введение рассматриваемого легирующего вещества позволяет существенно повысить удельную прочность.

В горячем состоянии ВТ5 хорошо куется, прокатывается и штампуется. Именно поэтому его довольно часто применяют для получения поковки, проката или штамповки. Подобная структура может выдержать воздействие не более 400 градусов Цельсия.

Титановый сплав ВТ22 может иметь самую различную структуру, что зависит от химического состава. К эксплуатационным особенностям материала можно отнести следующие моменты:

  1. Высокая технологическая пластичность при обработке давлением в горячем состоянии.
  2. Применяется для изготовления прутков, труб, плиты, штамповок, профиля.
  3. Для сваривания могут использоваться все наиболее распространенные методы.
  4. Важным моментом является то, что после завершения процесса сварки рекомендуется проводить отжиг, за счет чего существенно повышаются механические свойства получаемого шва.

Существенно повысить эксплуатационные качества титанового сплава ВТ22 можно путем применения сложной технологии отжига. Она предусматривает нагрев до высокой температуры и выдержки в течение нескольких часов, после чего проводится поэтапное охлаждение в печи также с выдержкой в течение длительного периода. После качественного проведения отжига сплав подойдет для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций, которые могут нагреваться до температуры более 350 градусов Цельсия. Примером можно назвать элементы фюзеляжа, крыла, детали системы управления или крепления.

Титановый сплав ВТ6 сегодня получил самое широкое распространение за рубежом. Назначение подобного титанового сплава заключается в изготовлении баллонов, которые могут работать под большим давлением. Кроме этого, согласно результатам проведенных исследований, в 50% случаев в авиакосмической промышленности применяется титановый сплав, который по своим эксплуатационным качествам и составу соответствует ВТ6. Стандарт ГОСТ сегодня практически не применяется за рубежом для обозначения титановых и многих других сплавов, что следует учитывать. Для обозначения применяется своя уникальная маркировка.

ВТ6 обладает исключительными эксплуатационными качествами по причине того, что в состав добавляется также ванадий. Этот легирующий элемент характеризуется тем, что повышает не только прочность, но и пластичность.

Данный сплав хорошо деформируется в горячем состоянии, что также можно назвать положительным качеством. При его применении получают трубы, различные профили, плиты, листы, штамповки и многие другие заготовки. Для сваривания можно применять все современные методы, что также существенно расширяет область применения рассматриваемого титанового сплава. Для повышения эксплуатационных качеств также проводится термическая обработка, к примеру, отжиг или закалка. На протяжении длительного времени отжиг проводился при температуре не выше 800 градусов Цельсия, однако результаты проведенных исследований указывают на то, что есть смысл в повышении показателя до 950 градусов Цельсия. Двойной отжиг зачастую проводится для повышения сопротивления коррозионному воздействию.

Внешний вид титановых сплавов

Также большое распространение получил сплав ВТ8. В сравнении с предыдущим он обладает более высокими прочностными и жаропрочными качествами. Достигнуть уникальных эксплуатационных качеств смогли за счет добавления в состав большого количества алюминия и кремния. Стоит учитывать, что максимальная температура, при которой может эксплуатироваться данный титановый сплав около 480 градусов Цельсия. Разновидностью этого состава можно назвать ВТ8-1. Его основными эксплуатационными качествами назовем нижеприведенные моменты:

  1. Высокая термическая стабильность.
  2. Низкая вероятность образования трещин в структуре за счет обеспечения прочных связей.
  3. Технологичность при проведении различных процедур обработки, к примеру, холодной штамповки.
  4. Высокая пластичность вместе с повышенной прочностью.

Для существенно повышения эксплуатационных качеств довольно часто проводится двойной изотермический отжиг. В большинстве случаев данный титановый сплав применяется при производстве поковок, прудков, различных плит, штамповок и других заготовок. Однако стоит учитывать, что особенности состава не позволяют проводить сварочные работы.

Применение титановых сплавов

Рассматривая области применения титановых сплавов отметим, что большая часть разновидностей применяется в авиационной и ракетостроительной сферах, а также в сфере изготовления морских судов. Для изготовления деталей авиадвигателей другие металлы не подходят по причине того, что при нагреве до относительно невысоких температур начинают плавиться, за счет чего происходит деформация конструкции. Также увеличения веса элементов становится причиной потери КПД.

Применим материал при производстве:

  1. Трубопроводов, используемых для подачи различных веществ.
  2. Запорной арматуры.
  3. Клапанов и других подобных изделий, которые применяются в агрессивных химических средах.
  4. В авиастроении сплав применяется для получения обшивки, различных креплений, деталей шасси, силовых наборов и других агрегатов. Как показывают результаты проводимых исследований, внедрение подобного материала снижает вес примерно на 10-25%.
  5. Еще одной сферой применения является ракетостроение. Кратковременная работа двигателя, движение на большой скорости и вхождение в плотные слои становится причиной, по которой конструкция переживает серьезные нагрузки, способные выдержать не все материалы.
  6. В химической промышленности титановый сплав применяется по причине того, что он не реагирует на воздействие различных веществ.
  7. В судостроении титан хорош тем, что не реагирует на воздействие соленой воды.

В целом можно сказать, что область применения титановых сплавов весьма обширна. При этом проводится легирование, за счет чего существенно повышаются основные эксплуатационные качества материала.

Трубы из титановых сплавов

Термообработка титановых сплавов

Для повышения эксплуатационных качеств проводится термическая термообработка титановых сплавов. Данный процесс существенно усложняется по причине того, что перестроение кристаллической решетки поверхностного слоя проходит при температуре выше 500 градусов Цельсия. Для плавов марки ВТ5 и ВТ6-С довольно часто проводят отжиг. Время выдержки может существенно отличаться, что зависит от толщины заготовки и других линейных размеров.

Детали, изготавливаемые из ВТ14, на момент применения должны выдерживать температуру до 400 градусов Цельсия. Именно поэтому термическая обработка предусматривает закалку с последующим старением. При этом закалка требует нагрева среды до температуры около 900 градусов Цельсия, в то время как старение предусматривает воздействие среды с температурой 500 градусов Цельсия на протяжении более 12-и часов.

Индукционные методы нагрева позволяют проводить самые различные процессы термической обработки. Примером можно назвать отжиг, старение, нормализацию и так далее. Конкретные режимы термической обработки выбираются в зависимости от того, какие нужно достигнуть эксплуатационные характеристики.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

ТИТАН — • ТИТАН (символ Ti), блестящий серебристо белый ПЕРЕХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ. Открыт в 1791 г. Этот широко распространенный элемент обнаружен во многих минералах, но основными его источниками являются ИЛЬМЕНИТ и РУТИЛ. Стойкий к коррозии и нагреванию,… … Научно-технический энциклопедический словарь

ТИТАН — (греч. Titan). 1) сын Неба и Весты, старший брать Сатурна, предок титанов. 2) металлоид темного цвета, открытый в 1719 г. 3) то же, что исполин. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ТИТАН греч. Titan. а) … Словарь иностранных слов русского языка

титан — См … Словарь синонимов

ТИТАН — титана, м. [греч. titanos]. 1. В греческой мифологии божество из числа возглавлявшихся Кроносом гигантов, к рые были побеждены и низвергнуты в тартар (преисподнюю) богами олимпийцами, возглавлявшимися Зевсом. Борьба титанов и олимпийцев. ||… … Толковый словарь Ушакова

ТИТАН — (Titan), серия американских ракет носителей для запуска космического корабля Джемини , искусственных спутников Земли и автоматических межпланетных станций; программа их разработки. Титан создан на базе межконтинентальной баллистической ракеты… … Большой Энциклопедический словарь

«Титан» — (Невский проспект, 47), кинотеатр исторического фильма, входит в кинозрелищное предприятие «Титан». Здание в 1871 куплено купцом К. П. Палкиным, перестроено и надстроено, в нём был открыт ресторан. В этом же здании в 1873 находилась типография… … Энциклопедический справочник «Санкт-Петербург»

ТИТАН — (Titanium), Ti, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 22, атомная масса 47,88; металл, tпл 1671шC. Титан компонент легких прочных сплавов, присадка к специальным сталям, материал деталей в электровакуумной технике,… … Современная энциклопедия

ТИТАН — (лат. Тitanium) Ti, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 22, атомная масса 47,88. Название от греч. Titanes титаны. Серебристо белый металл; легкий, тугоплавкий, прочный, пластичный; плотность 4,505 г/см&sup3, tпл… … Большой Энциклопедический словарь

Титан — Ti (от греч. Titanes титаны; лат. Titanium * a. titanium; н. Titan; ф. titane; и. titanio), хим. элемент IV группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 22, ат. м. 47,88. Природный Т. состоит из 5 стабильных изотопов: 46Ti (7,99%), 47Ti (7 … Геологическая энциклопедия

ТИТАН — ТИТАН, металл, открытый химиками, рудожелтый. Титановый шерл, рутиль. Титанистое железо. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

Титан — (Невский проспект, 47), кинотеатр исторического фильма, входит в кинозрелищное предприятие «Титан». Здание в 1871 куплено купцом К. П. Палкиным, перестроено и надстроено, в нём был открыт ресторан. В этом же здании в 1873 находилась… … Санкт-Петербург (энциклопедия)

Титан занимает 4-е место по распространению в производстве, но эффективная технология его извлечения была разработана только в 40-х гг прошлого века. Это металл серебристого цвета, характеризующийся небольшой удельной массой и уникальными характеристиками. Для анализа степени распространения в промышленности и других сферах необходимо озвучить свойства титана и области применения его сплавов.

Основные характеристики

Металл обладает малой удельной массой – всего 4.5 г/см³. Антикоррозийные качества обусловлены устойчивой оксидной пленкой, образующейся на поверхности. Благодаря этому качеству титан не изменяет своих свойств при длительном нахождении в воде, соляной кислоте. Не возникают поврежденные участки из-за воздействия напряжения, что является основной проблемой стали.

В чистом виде титан обладает следующими качествами и характеристиками:

    номинальная температура плавления — 1 660°С; при термическом воздействии +3 227°С закипает; предел прочности при растяжении – до 450 МПа; характеризуется небольшим показателем упругости – до 110,25 ГПа; по шкале НВ твердость составляет 103; предел текучести один из самых оптимальных среди металлов – до 380 Мпа; теплопроводность чистого титана без добавок – 16,791 Вт/м*С; минимальный коэффициент термического расширения; этот элемент является парамагнитом.

Для сравнения, прочность этого материала в 2 раза больше, чем у чистого железа и в 4 раза такого же показателя алюминия. Также титан имеет две полиморфные фазы – низкотемпературную и высокотемпературную.

Для производственных нужд чистый титан не применяется из-за его дороговизны и требуемых эксплуатационных качеств. Для повышения жесткости в состав добавляют оксиды, гибриды и нитриды. Реже изменяют характеристики материала для улучшения стойкости к коррозии. Основные виды добавок для получения сплавов: сталь, никель, алюминий. В некоторых случаях он выполняет функции дополнительного компонента.

Области применения

Благодаря небольшой удельной массе и прочностным параметрам титан широко используется в авиационной и космической промышленности. Его применяют в качестве основного конструкционного материала в чистом виде. В особых случаях за счет уменьшения жаропрочности делают более дешевые сплавы. При этом его сопротивление коррозии и механическая прочность остаются неизменными.

Кроме этого, материал с добавками титана нашел применение в следующих областях:

    Химическая промышленность. Его стойкость практически ко всем агрессивным средам, кроме органических кислот, позволяет изготавливать сложное оборудование с хорошими показателями безремонтного срока службы. Производство транспортных средств. Причина – небольшая удельная масса и механическая прочность. Из него делают каркасы или несущие элементы конструкций. Медицина. Для особых целей применяется специальный сплав нитинол (титан и никель). Его отличительное свойство – память формы. Для уменьшения нагрузки пациентов и минимизации вероятности негативного воздействия на организм многие медицинские шины и подобные им устройства делают из титана. В промышленности металл применяется для изготовления корпусов и отдельных элементов оборудования. Ювелирные украшения из титана обладают уникальным внешним видом и качествами.

Особенности обработки

Для придания изделию нужной формы необходимо использовать специальное оборудование – токарный и фрезерный станок. Ручное резание или фрезеровка титана невозможна из-за его твердости. Помимо выбора мощности и других характеристик оборудования необходимо правильно подобрать режущие инструменты: фрезы, резцы, развертки, сверла и т.д.

При этом учитываются такие нюансы:

    Титановая стружка легко воспламеняется. Необходимо принудительное охлаждение поверхности детали и работа на минимальных скоростях. Гибка изделия выполняется только после предварительного разогрева поверхности. В противном случае велика вероятность появления трещин. Сварка. Обязательно соблюдение особых условий.

Титан – уникальный материал с хорошими эксплуатационными и техническими качествами. Но для его обработки следует знать специфику технологии, а главное – технику безопасности.

Сталь против. Титан | Дорсетное ПО

Сталь и титан являются широко используемыми прочными металлами. Но какой из них лучше и для чего они нужны? Компания по производству металлических покрытий Dorsetware намерена помочь вам ответить на эти вопросы с помощью полезного руководства по двум металлам.

Что сильнее?

При легировании другими металлами, такими как алюминий или ванадий, титан становится значительно прочнее многих сталей.С точки зрения прочности на сдвиг, лучшие титановые сплавы превосходят нержавеющие стали от низкого до среднего класса . Однако нержавеющая сталь высшего сорта прочнее титановых сплавов. Если вам нужна прочность, мы рекомендуем использовать обычный титановый сплав.

Что легче?

Учитывая свою прочность, титан удивительно легкий. По сравнению со сталью по соотношению прочности к весу титан намного превосходит его, поскольку он такой же прочный, как сталь, но на 45% легче.Фактически, титан имеет самое высокое отношение прочности к весу из всех известных металлов.

Использование стали

Нержавеющая сталь широко используется в современном строительстве, поскольку она твердая, гибкая и легко сваривается. Сталь также используется в изделиях с лезвиями, такими как ножи, поскольку она тверже титана. Лезвия из высококачественной стали служат дольше титановых лезвий. Это связано с тем, что сталь часто деформируется дольше, чем титан. Что касается отделки металла, нержавеющая сталь может быть пассивирована, чтобы снизить химическую активность ее поверхности.Его также можно использовать в качестве основного металла и покрыть металлическим покрытием.

Использование титана

Благодаря впечатляющему соотношению прочности и веса титановые сплавы часто используются в прочных изделиях, которые должны быть легкими, например, в теннисных ракетках и велосипедах. Однако он также используется в корпусах судов и гребных валах из-за его устойчивости к морской воде. Что касается металлизации, на титан могут быть нанесены гальванические услуги, например, для улучшения его внешнего вида может быть добавлена ​​платина.

Хотите узнать больше о стали, титане или наших услугах по нанесению покрытий на металл? Позвоните в Dorsetware сегодня по телефону 01202 677939 или заполните нашу онлайн-форму для связи.

Новый сплав

из сверхстали по прочности не уступает титану, но в 10 раз дешевле

Ученые из Южной Кореи изобрели новый стальной сплав с таким же соотношением прочности и веса, что и титан – сверхпрочный металл, который мы используем для создания реактивных двигателей, ракет, космических кораблей и медицинских имплантатов, но его можно производить для одна десятая стоимости.

Чтобы разработать этот новый вид металла, команде из Университета науки и технологий Пхохана пришлось преодолеть проблему, которая десятилетиями ставила ученых в тупик, говорит Уильям Херкевиц из Popular Mechanics . «В 1970-х годах советские исследователи обнаружили, что добавление алюминия к смеси при создании стали может сделать невероятно прочный и легкий металл, но эта новая сталь неизбежно была хрупкой», – говорит он. предел ее прочности, но как только вы это сделаете, сталь скорее сломается, чем согнется.

Проблема в том, что сталь сама по себе очень прочная и дешевая, но при этом сверхтяжелая. Таким образом, он не так полезен при строительстве самолетов, и, хотя он хорошо зарекомендовал себя в автомобилестроении, специалисты по топливной эффективности ожидают, что это просто невозможно, когда вы пытаетесь поддерживать всю эту здоровенную сталь. По данным журнала The Economist, в период с 1995 по 2011 год вес стали в среднем легковом автомобиле упал с 68,1 процента до 60,1 процента, и он будет только снижаться.

Итак, вам нужно смешать сталь с чем-то, чтобы сделать ее легче, и алюминий – очевидный кандидат, потому что он такой легкий и дешевый. Проблема здесь в том, что когда вы пытаетесь смешать алюминий и сталь – сплав железа, алюминия и углерода – иногда атомы алюминия и железа странным образом сливаются вместе, образуя плотные кристаллические структуры, называемые B2. И хотя эти конструкции, безусловно, были прочными, они были хрупкими, а это значит, что вам действительно не нужно было с ними много делать, прежде чем они рассыплются и сломаются.Ученые пытались добавить в смесь марганец, который помог снизить ломкость, но этого оказалось недостаточно.

А затем у ведущего исследователя и материаловеда Хансу Кима появилась идея – манипулировать структурой сплава алюминий-сталь в наномасштабе.

«Моя первоначальная идея заключалась в том, что если бы я мог каким-то образом вызвать образование этих кристаллов B2, я мог бы рассеять их в стали», – сказал он Херкевицу в Popular Mechanics . Таким образом, его команда выяснила, что если они переместят кристаллы B2 и отделят их друг от друга, остальная часть структуры сплава сможет заполнить промежутки и защитить их от разрушения.

Ключом к решению этой проблемы было добавление крошечного кусочка никеля, The Economist сообщает:

«Никель вступает в реакцию с некоторым количеством алюминия с образованием кристаллов B2 размером в несколько нанометров. Эти кристаллы образуются как между ними, так и внутри них. зерна стали при отжиге (форма термической обработки). Кристаллы B2 устойчивы к сдвигу, поэтому при приложении силы к новому материалу они не ломаются. Это останавливает распространение крошечных трещин в материале, что и приводит к сила.Эта сила в сочетании с легкостью, которую приносит алюминий, – это то, чего добивалась Ким ».

Команда опубликовала результаты в Nature, , и они надеются, что другие ученые-материаловеды во всем мире будут использовать их метод, чтобы создать более странные и замечательные новые сплавы для рынка. В настоящее время они обсуждают с POSCO, одним из крупнейших производителей стали в мире, смогут ли они выпустить свою «суперсталь» на производственную линию.

Источники: Popular Mechanics, The Economist

Alpha Titanium Vs.Бета Титан против. Коммерчески чистый титан

Титан – популярный переходный металл, который используется в производстве многих продуктов, включая ювелирные изделия, хирургические инструменты, теннисные стойки и многое другое. Он имеет прочность стали при половине веса и в два раза прочнее алюминия при весе немногим более 50%. Эти характеристики наряду с превосходной коррозионной стойкостью делают титан очень востребованным компонентом для создания бесчисленного количества продуктов.

Есть две разные версии титана:

  1. Коммерчески чистый титан (классы 1-4)
  2. Титановые сплавы (альфа, бета, альфа-бета)

Это ваше руководство для понимания различий между альфа-бета титаном и коммерчески чистого титана, а также для изучения того, как Использование обеих версий титана может помочь увеличить вашу прибыль.

Выбор лучшего титана для ваших производственных нужд

Когда дело доходит до выбора титана, который лучше всего соответствует вашим потребностям, необходимо учитывать несколько различных факторов.Во-первых, вы должны убедиться, что выбранный тип соответствует требованиям для создания высококачественного продукта. Во многих случаях, например, в аэрокосмической и медицинской промышленности, от этого зависят жизни. Второй фактор – это выбор титана, который будет соответствовать вашим потребностям, но при этом будет экономичным. Другими словами, вы не хотите платить больше, чем нужно, за продукт, который превышает ваши потребности. С другой стороны, вы не хотите тратить деньги на титан, который не отвечает всем вашим потребностям.По мнению многих, титан Alpha-Beta обладает всеми характеристиками, необходимыми для получения качественного продукта, при этом помогая снизить производственные затраты на максимально низком уровне.

Что такое Alpha-Beta Titanium?

Альфа-бета-титан – это сплав (ti-сплав), который представляет собой комбинацию двух или более металлов. В результате получается продукт, который сильнее любого из родительских элементов. Известно, что титановые сплавы имеют две основные фазы. Это альфа и бета фазы. Эти фазы далее разбиты на подкатегории, включая альфа, почти альфа, бета, почти бета и, конечно, тот, который нас больше всего интересует сегодня, альфа-бета.Именно различия в ориентации молекул в этих фазах придают титановым сплавам уникальные свойства. Фаза альфа-бета состоит из альфа- и преобразованных бета-молекул. Важно отметить, что альфа-бета титановые сплавы сосуществуют вместе и могут подвергаться дальнейшей обработке для придания еще более разнообразного набора свойств, которые делают этот металл идеальным для множества применений во многих отраслях промышленности. Альфа-бета-титан часто содержит легирующие элементы, такие как алюминий или ванадий, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость и возможность использования при высоких температурах, что делает их отличными кандидатами для применения в аэрокосмической отрасли.

Свойства титана в альфа-бета-фазе

Титан в фазе альфа-бета обладает множеством привлекательных свойств, которые делают его очень востребованным в обрабатывающей промышленности. К ним относятся:

  • термообрабатываемый
  • Сварной
  • Коррозионностойкий
  • Сопротивление ползучести при высоких температурах лучше, чем у технически чистого титана, но не так хорошо, как у альфа-титановых сплавов
  • Возможности холодной штамповки могут быть ограничены
  • Желательны возможности горячей штамповки
  • Может использоваться в сверхпластической формовке
Передние направляющие титановых сплавов с альфа-бета-фазой

До недавнего времени наиболее распространенным титановым сплавом с альфа-бета-фазой был Ti-6Al-4V, также известный как Grade 5.Этот конкретный сплав, помимо титана, состоит из 6% алюминия, 4% ванадия и следовых количеств элемента, железа. Этот титан в альфа-бета-фазе был назван «рабочей лошадкой» титана и не без оснований. Он обладает превосходной прочностью по сравнению с коммерчески чистым титаном, но при этом сохраняет столь важные жесткость и термические свойства. Этот сплав предлагает пользователям лучшее из обоих миров и дает ему полезные применения в нескольких отраслях. Это наиболее выгодно для отраслей, где требуется легкий, жаропрочный, но прочный металл.

Однако, выбирая титановые сплавы, вы должны знать о менее известном титановом сплаве с альфа-бета-фазой, известном как Grade 9 или Ti-3-2,5, который является лучшим металлом наряду с Grade 5. Grade 9 состоит из титана, 3 % алюминия и 2,5% ванадия. Он намного прочнее, чем коммерчески чистый титан, и с ним легче работать, чем с титаном класса 5, в первую очередь потому, что с ним можно работать в холодном состоянии. Другие свойства, которые делают этот сплав более легким в использовании, заключаются в том, что Grade 9 обеспечивает хорошую пластичность, умеренную прочность и превосходную устойчивость к коррозии.Оба сплава Alpha-Beta являются первоклассными, но если сплав 9-го класса может удовлетворить ваши потребности, он будет намного более рентабельным, чем сплав 5-го класса.

Какие еще существуют титановые сплавы альфа, бета или альфа-бета?
В каких областях лучше всего подходят титановые сплавы Alpha-Beta? Сплавы

Alpha-Beta обладают определенными свойствами титана, которые позволяют им хорошо работать при производстве продукции в различных отраслях промышленности. Наиболее распространенные отрасли включают химическую обработку, аэрокосмическую, медицинскую и морскую промышленность.Конкретные продукты, в которых используются титановые сплавы Alpha-Beta, включают, но не ограничиваются:

Как видите, титановые сплавы Alpha-Beta, особенно Grade 9, являются отличным способом обеспечить клиентам высочайшее качество при максимально возможной обрезке затрат по сравнению с коммерчески чистым титаном.

Титан широко используется в аэрокосмической, нефтехимической и легированной промышленности не из-за того, что он занимает девятое место в списке распространенности этого элемента, а из-за его выдающегося отношения прочности к весу и устойчивости к коррозии.

Существует 38 марок титана, причем увеличение числа марок обратно пропорционально качеству металла. Примеси могут быть удалены из нечистого титана, а другие металлы могут быть добавлены для образования трех групп титановых сплавов: альфа, бета и альфа-бета, где альфа-бета остается наиболее часто используемым сплавом.

Что такое коммерчески чистый титан?

Коммерчески чистый титан – это титан средней прочности, содержащий как минимум 99% титана. Существует четыре технически чистых сорта титана 1–4.Если марки титана Alpha, Beta и Alpha-Beta содержат несколько легирующих элементов, коммерчески чистый титан (Ti) – это именно то, на что это похоже, чистый титан и нелегированный, если не считать изменений химического состава между четырьмя коммерчески чистыми сортами менее чем на 1%.

Какие примеры технически чистого титана?

Нелегированный титан (CP Ti) относится к классам от первого до четвертого и содержит от 99,999% до 99% титана. Сорт пятый и далее попадает в сплавы титана.

  • Титан 1-й степени (Ti 35A) – первая из четырех технически чистых марок титана. Этот сорт обладает наибольшей пластичностью и пластичностью.
  • Титан класса 2 (Ti 40A) – это технически чистый сорт, немного более прочный, чем сорт 1, но с аналогичной коррозионной стойкостью.
  • Титан класса 3 (Ti 55A) имеет несколько более высокие механические свойства, чем у сплава 2.
  • Титан класса 4 (75A) – это чистый нелегированный титан высочайшей прочности с высоким содержанием кислорода и сверхвысокой прочностью.
Как обычно используется коммерчески чистый титан?

Коммерчески чистый титан (CP Ti) и большинство его сплавов имеют 60% плотности стали, но сохраняют прочность стали. Такое сочетание характеристик низкой плотности, прочности и свариваемости позволяет использовать титан во многих областях. CP Ti и его сплавы также устойчивы к коррозии после воздействия суровых условий, таких как соленая морская вода, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности.

Может показаться, что применение CP Ti и его сплавов частично совпадает в основном с использованием в аэрокосмической отрасли.Но нелегированный титан находит применение в сложных компонентах из-за его формуемости, в то время как сплавы находят применение в деталях, требующих прочности.

Чистый титан широко используется в архитектуре, опреснении, переработке углеводородов, автомобильных компонентах, хирургическом оборудовании, человеческих имплантатах и ​​авиакосмической промышленности. Продукция, изготовленная из чистого титана в этих областях применения, требует высокой обрабатываемости, которую не могут обеспечить сплавы.

Однако в таких областях применения, как аэрокосмическая промышленность, сплавы находят применение во внешних планерах и турбинах, где долговечность и прочность имеют большее значение, чем формуемость.

Итак, теперь сравним две версии
Каковы преимущества использования титана в альфа-бета-фазе по сравнению с коммерчески чистым титаном?

Когда дело доходит до выбора между титаном в фазе альфа-бета и коммерчески чистым титаном, фаза альфа-бета предлагает определенные преимущества, в том числе:

  • Этот тип титанового сплава может подвергаться термообработке для повышения его общей прочности.
  • Может использоваться в сварных конструкциях при температурах до 600 градусов по Фаренгейту.
  • Его высокая прочность, но вместе с тем легкий вес в сочетании с высокой коррозионной стойкостью представляют собой идеальное сочетание.

Основное отличие состоит в том, что титановые сплавы с фазой альфа-бета намного прочнее своих чистых аналогов. Эти типы титановых сплавов также предлагают дополнительную гибкость, ковкость, свариваемость и повышенный производственный потенциал. Способность противостоять термообработке, безусловно, является дополнительным преимуществом этих сплавов. Сплавы с альфа-бета-фазой способны продемонстрировать все эти характеристики без ущерба для жесткости и термических свойств чистого титана.Например, титан марки 9 имеет прочность где-то между коммерчески чистым титаном 4 и 5, при этом он может работать при более высоких температурах, чем коммерчески чистые марки.

Что дает коммерчески чистый титан, чего нет в титановых сплавах?

В качестве альтернативы, преимущества CP Ti по сравнению со сплавами, полученными путем термообработки, значительны, но составляют довольно короткий список. Чистый титан мягче, имеет низкую плотность металла, более пластичен и относительно пластичен по сравнению со своими сплавами.Кроме того, титановые пластины, прутки и стержни – соответственно первого, второго и третьего классов – имеют относительно более высокую коррозионную стойкость.

В то время как сплавы обладают пластичностью и высокой прочностью, нелегированный титан может похвастаться гибкостью, свариваемостью и формуемостью, а также всеми характеристиками, которые не всегда можно найти у сплавов. Эти особенности делают CP Ti превосходным кандидатом при изготовлении сложных компонентов, а также дают ему множество применений, в которых альфа-бета титановые сплавы не подходят.

Как правило, чистый титан лучше обрабатывается по сравнению с его сплавами.Учитывая его достоинства, чистый титан следует применять в тех случаях, когда при интенсивной обработке материала важны пластичность и свариваемость. В таких случаях ковкость и прочность металла не должны иметь большого значения. Однако не следует путать меньшую прочность CP Ti с низкой прочностью. Чистый титан обеспечивает долгий срок службы продукта.

Теперь посмотрим на обе версии вместе
В каких отраслях используется титан в альфа-бета-фазе и коммерчески чистый титан?

Вот отрасли, в которых CP Ti и его альфа-бета сплав используются в произвольном порядке:

  • Аэрокосмическая промышленность: Применение титана в аэрокосмической отрасли – самое древнее применение этого элемента.Металлургическая структура титана и его бета-сплавов становится более легкой, прочной и стойкой.
  • Нефтехимическая промышленность: Стойкость титана делает нефтехимическую промышленность одним из наиболее важных ее пользователей. Титан устойчив к коррозии даже под действием окисляющих кислот, что делает его идеальным производителем химического оборудования.
  • Медицинская промышленность: Эта промышленность выигрывает от способности титана сопротивляться реакции с человеческой плотью и костями.Таким образом, медики могут производить медицинские устройства и имплантаты для живых организмов.
  • Морская промышленность: Судовое оборудование, которое проводит большую часть срока службы в воде, выигрывает от использования титана и альфа-сплавов, поскольку оно обеспечивает годы службы и активно влияет на коррозионную стойкость, вызываемую морской водой.
Каковы наиболее распространенные области применения титана?

В вышеперечисленных отраслях титан находит множество применений:

  • Планеры: Самолеты и самолеты-невидимки требуют легких корпусов, способных выдерживать суровые погодные условия – именно то, что обеспечивает бета-фаза титана (в частности, Ti 6Al-4V).Другие области применения сплавов Ti и чистого титана, полученных при непрерывном вакуумном отжиге, – это авиационные турбины, аэрокосмические крепежные детали и другие конструктивные элементы самолетов. В оружии, таком как ракеты и защитная броня, также используется титан
  • .
  • Двигатели: Компоненты двигателя, работающие при высоких температурах, обычно содержат никелевые сплавы. Но никель тяжелый и непригоден, например, для реактивных двигателей. CP Ti и титан с альфа-бета-фазой заполняют пробел, обеспечивая легкие компоненты, работающие даже при бета-переходе (от 7000 ° C до 10500 ° C).
  • Медицинское оборудование: Титан класса 23 находит широкое применение в мире медицины. Ортопедические штифты, тросы и винты требуют титана. В хирургическом оборудовании, включая скобы, пружины, заменители суставов и фиксаторы костей, используется Ti 6AL-4V ELI, альфа-бета титановый сплав.
  • Электростанции: Электростанции требуют постоянного охлаждения. Титановые конденсаторы могут годами выдерживать солоноватую воду в качестве охлаждающей среды, в отличие от других материалов для труб.
  • Трубы для разведки нефти: Для глубоководных исследований требуются световые трубы, способные выдерживать воздействие соленой воды в море. Титан с альфа-фазой является идеальным кандидатом на материал такой трубы.
Какие инновационные способы использования титана в альфа-бета-фазе и коммерчески чистого титана?

Энтузиасты из титана реализуют инновационные инициативы, чтобы дать металлу новые возможности. Некоторые интересные новые приложения находятся в:

  • Автомобилестроение: Гоночные велосипеды и высокопроизводительные автомобили используют титан для деталей двигателей, выхлопных труб и пружин.Стоимость относительно выше, но срок службы и производительность продукта на высоте.
  • Жесткие диски: Традиционные жесткие диски компьютеров используют алюминий. Титан является еще лучшим материалом, поскольку он легкий, а его немагнитные свойства не препятствуют хранению данных.
  • Композиты: Титан обладает отличной совместимостью с композитами, что делает его подходящим компонентом в композитах с металлической матрицей.
  • Украшения и оправы для часов и очков.
  • Компоненты геотермальной электростанции, работающие при высоких температурах.
  • Уникальные хирургические имплантаты, обеспечивающие непрерывный рост костей и тканей.

Вот и все. Если вам все еще интересно, какая версия титана подходит для вашего следующего проекта, не стесняйтесь обращаться к нам с запросом, и наши металлургические сотрудники будут рады воплотить вашу мечту в реальность.

Сравнение титана 9-го класса и 5-го класса: правильный выбор…

Сравнение титана Grade 9 vs.Характеристики титана 5-й степени

На протяжении десятилетий Grade 5, 6-4 титан доминировал в обсуждениях титана, когда дело доходит до производственных приложений, в основном из-за широкого использования этого сплава для рабочих лошадок в военных и передовых аэрокосмических приложениях. Документация по титану 5-го класса имеется в большом количестве, и, поскольку он традиционно был наиболее коммерчески доступным титановым сплавом, он более известен. Что не так хорошо известно, так это тот факт, что, хотя титановый сплав Grade 5 в два раза прочнее, его низкая формуемость делает его в два раза сложнее в работе, чем Titanium Grade 9.Хотя оба сплава превосходны, титан Grade 5 не всегда лучший выбор титана для рентабельных и точных производственных применений в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, нефтяной, газовой и энергетической отраслях.

Титан класса 9 ( 3-2,5 ) часто является лучшим выбором для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности, идеально подходит для производства высокотехнологичных продуктов, от медицинских кардиостимуляторов до аэрокосмических сот.

Титан Grade 9 обладает гораздо большей прочностью, чем технически чистый титан.Одним из основных преимуществ этого титанового сплава с 3% алюминия и 2,5% ванадия является то, что он может подвергаться холодной обработке, в отличие от Ti-6-4,
, что приводит к хорошей пластичности, умеренно высокой прочности и отличной устойчивости к коррозии.

И Grade 5, и Grade 9 представляют собой альфа-бета титановые сплавы с общим составом сплава на 90%, но если учесть производственные, трудовые и производственные затраты, то обнаруживаются явные различия. Оба являются превосходными металлами с превосходной прочностью и устойчивостью к коррозии.Использование Ti 6-4, когда сплав Ti 3-2,5 может легко соответствовать спецификациям ваших компонентов, определенно может оказать негативное влияние на вашу прибыль. Применение всегда является определяющим фактором при выборе титана Grade 5 или Grade 9.

Сварка титана любой марки может быть сложным процессом, требующим особой атмосферы и передовых технологий, таких как MIG, TIG, плазменная дуга и электронный луч. У НАСА есть 217-страничный документ «Процедуры сварки титана и титановых сплавов », в котором подробно описывается текущее состояние дел, которое включает очистку перед сваркой, очистку после сварки и операции, а также конструкцию соединений.Собственные производственные затраты и техническая точность, необходимые для работы с титаном, обуславливают необходимость использования наиболее рентабельного сплава, когда это позволяет приложение, и для многих приложений этим классом является титан 3–2,5.

Повышенные затраты на титан 6Al-4V 5-го класса

В то время как титан класса 5 умеренно превосходит титан класса 9 по некоторым характеристикам материала, таким как прочность на сдвиг и разрыв, его использование в производственных приложениях, где оптимальна работа с прецизионно прокатанной катушкой, создает серьезные проблемы.

Для таких требовательных приложений, как биомедицинские имплантаты, где необходим материал, который может имитировать кости и высокотемпературные структурные приложения в аэрокосмической промышленности, обычно выбирают титан класса 5 (Ti-6Al-4V).

Ванадий является важным легирующим элементом для титана 5 и 9 степени. После легирования титаном полученный титановый сплав значительно прочнее, чем технически чистый титан, при этом сохраняя сопоставимую жесткость и термические характеристики.Как уже упоминалось, Grade 5 имеет свойства, аналогичные свойствам человеческих костей, что делает его популярным выбором для ортопедических медицинских устройств. К другим более распространенным применениям относятся натяжные кольца, детали велосипеда, а также гайки и болты, используемые в суровых условиях.

Обычно Титан марки 5 , также известный на производственных цехах как «6-4», используется для применений, связанных с механической обработкой. Титановый сплав обычно доступен только в пластинах и листах, а не в рулонах. Поскольку Grade 5 не поддается холодной формовке, его нельзя штамповать или вытягивать так же эффективно, как Titanium Grade 9.Его чаще всего используют, когда не требуется формовка, потому что есть лучшие варианты в формованных титановых сплавах. Марка 5 может быть подвергнута горячей штамповке с контактным нагревом, но требует специального оборудования и соображений, которые не так оптимизированы, как процесс серийного производства при разматывании со змеевика.

Титан Grade 5 – фантастический материал, который очень востребован для очень требовательных приложений. В результате более высоких производственных затрат на вакуумную плавку и технологические затраты растут, а более высокая стоимость увеличивает складские риски и расходы на хранение для производителей.Чтобы получить желаемую толщину, сорт 5 должен быть тщательно срезан или отшлифован, а его использование в приложениях с малой толщиной сильно ограничено. Как следствие этих операций резания и шлифования, лом титанового материала класса 5 нельзя переплавить после того, как он был смешан с мелющими телами, что увеличивает потерю выхода.

Вот почему производители 21-го века на всех уровнях ищут титан 3-2,5 в качестве решения, когда для их производственного применения требуются калибры из ленты, фольги или проволоки.

Производственные решения с титаном класса 9 3Al-2.5V

В Ульбрихе мы предлагаем титан 9-го класса в качестве холоднокатаного, более работоспособного аналога 6% алюминия и 4% ванадия. Ti 3Al-2.5V – лучший вариант для приложений, где точность имеет первостепенное значение, и помогает сократить расходы наших клиентов и улучшить цепочку поставок JIT (Just in Time), которая так распространена в сегодняшней конкурентной многоуровневой производственной среде. Универсальный титан класса 9 3Al-2.5V доступен в виде проволоки, фольги и ленты в катушках для заказа по требованию с короткими сроками поставки, чтобы уменьшить необходимость складирования на дорогостоящих складах.

Титан класса 9, или для краткости TI 3-2,5, можно прокатать до гораздо меньшего калибра, что делает его гораздо более универсальным для более широкого диапазона деталей и компонентов, чем у класса 5. Титан класса 9 имеет отличную коррозионную стойкость и может быть используется при более высоких температурах, чем промышленно чистые сорта 1–4. Поскольку титан 3-2,5 может подвергаться холодной прокатке и формованию, он идеально подходит для прецизионных применений в медицинской, аэрокосмической, морской и автомобильной отраслях промышленности с более легкой обрабатываемостью и отличными характеристиками. устойчивость к коррозии.В отличие от титана 6-4, марка 9 может быть вытянутой, штампованной и формованной, и мы можем прокатать ее до чрезвычайно тонких толщин 0,001 дюйма или 0,025 мм. Марка 9 поддается термообработке, имеет хорошую свариваемость и ее гораздо легче формовать. чем титан класса 5, и его можно упрочнять путем холодной обработки и старения. Некоторые общие области применения включают:

Титан 9-го класса – это оптимальное решение для многих инженеров и производителей, которые ищут способ преодолеть разрыв между трудностями и расходами, возникающими при работе с коммерчески чистыми сортами титана и титановым сплавом 5-го класса.Если вы считаете, что титан 9-го класса может быть предпочтительным металлом для вашего применения, не стесняйтесь обращаться к специалисту Ulbrich сегодня за консультацией.

Титановые сплавы | Металлургия для чайников

Металлический титан
Титан был обнаружен в Корнуолле, Англия, Уильямом Грегором в 1791 году и назван Мартином Генрихом Клапротом в честь Титанов греческой мифологии. Этот элемент встречается в ряде месторождений полезных ископаемых, в основном рутила и ильменита, которые широко распространены в земной коре и литосфере, и он содержится почти во всех живых существах, скалах, водоемах и почвах.Металл извлекается из основных минеральных руд с помощью процессов Кролла или Хантера.
Его наиболее распространенное соединение, диоксид титана, является популярным фотокатализатором и используется при производстве белых пигментов. Другие соединения включают тетрахлорид титана (TiCl4), компонент дымовых завес и катализаторов, и трихлорид титана (TiCl3), который используется в качестве катализатора при производстве полипропилена.
Обручальное кольцо из титана

Металлический элемент, титан, известен своим высоким отношением прочности к весу.Это прочный металл с низкой плотностью, довольно пластичный (особенно в бескислородной среде), блестящий и металлически-белый цвет. Относительно высокая температура плавления (более 1650 ° C или 3000 ° F) делает его полезным в качестве тугоплавкого металла. Он парамагнитен и имеет довольно низкую электрическую и теплопроводность.

Кристалл титана

Коммерческие марки титана (чистота 99,2%) имеют предел прочности на разрыв около 434 МПа (63000 фунтов на кв. Дюйм), что соответствует таковому у обычных низкосортных стальных сплавов, но на 45% легче.Титан на 60% плотнее алюминия, но более чем в два раза прочнее наиболее часто используемого алюминиевого сплава 6061-T6. Некоторые титановые сплавы (например, Beta C) достигают предела прочности на разрыв более 200000 фунтов на квадратный дюйм (1400 МПа), однако титан теряет прочность при нагревании выше 430 ° C (806 ° F).

Титан на двигателе A380

Обработка металлического титана происходит в 4 основных этапа:

  • Восстановление титановой руды до «губки» с образованием пористой формы
  • Плавка губки или губки с лигатурой с образованием слитка
  • Первичное производство, при котором слиток превращается в обычные прокатные изделия, такие как заготовка, пруток, лист, лист, полоса и труба
  • Вторичное производство готовых профилей из прокатных изделий.
Титановая губка
Поскольку металл реагирует с кислородом при высоких температурах, его нельзя получить путем восстановления его диоксида. Таким образом, металлический титан производится в промышленных масштабах с помощью процесса Кролла, сложного и дорогостоящего периодического процесса. (Относительно высокая рыночная стоимость титана в основном связана с его переработкой, при которой в жертву наносится другой дорогой металл, магний. В процессе Кролла оксид сначала превращается в хлорид посредством карбохлорирования, при котором газообразный хлор пропускается над раскаленным рутилом или ильменитом. в присутствии углерода для получения TiCl4.Его конденсируют и очищают фракционной перегонкой, а затем восстанавливают расплавленным магнием при 800 ° C в атмосфере аргона.
Диоксид титана

Недавно разработанный метод, Кембриджский процесс FFC, в конечном итоге может заменить процесс Кролла. В этом методе используется порошок диоксида титана (который представляет собой очищенную форму рутила) в качестве сырья для получения конечного продукта, который представляет собой порошок или губку. Если используются порошки смешанных оксидов, продукт представляет собой сплав, производимый по гораздо более низкой цене, чем традиционный многоступенчатый процесс плавления.Кембриджский процесс FFC может сделать титан менее редким и дорогим материалом для аэрокосмической промышленности и рынка предметов роскоши, и его можно увидеть во многих продуктах, которые в настоящее время производятся с использованием алюминия и специальных сортов стали.

Диаграмма Пурбе для титана в чистой воде, хлорной кислоте или гидроксиде натрия

Обычные титановые сплавы получают обжатием. Например, восстанавливаются купротитан (восстанавливается рутил с добавлением меди), железоуглеродистый титан (ильменит, восстановленный коксом в электрической печи) и манганотитан (рутил с оксидами марганца или марганца).

2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C – 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO (900 ° C)

TiCl4 + 2 Mg – 2 MgCl2 + Ti (1100 ° C)

Обычные титановые сплавы получают обжатием. Например, восстанавливаются купротитан (восстанавливается рутил с добавлением меди), железоуглеродистый титан (ильменит, восстановленный коксом в электрической печи) и манганотитан (рутил с оксидами марганца или марганца).

Титановое кольцо

Титановые сплавы – это металлические материалы, содержащие смесь титана и других химических элементов.Такие сплавы обладают очень высокой прочностью на разрыв и ударной вязкостью (даже при экстремальных температурах), легким весом, исключительной коррозионной стойкостью и способностью выдерживать экстремальные температуры.

Применение титановых сплавов

Однако высокая стоимость как сырья, так и обработки ограничивает их использование в военных целях, самолетах, космических кораблях, медицинских устройствах, шатунах на дорогих спортивных автомобилях, а также в некотором спортивном оборудовании премиум-класса и бытовой электронике. Производители автомобилей Porsche и Ferrari также используют титановые сплавы в компонентах двигателей из-за их долговечных свойств в этих высоконагруженных средах двигателя.

Фазовая диаграмма
Ti-V

Кристаллическая структура титана при температуре и давлении окружающей среды представляет собой плотноупакованную гексагональную альфа-фазу с отношением c / a 1,587. При температуре около 890 ° C титан подвергается аллотропному превращению в объемно-центрированную кубическую бета-фазу, которая остается стабильной до температуры плавления. Некоторые легирующие элементы повышают температуру перехода из альфа в бета (например, альфа-стабилизаторы), в то время как другие понижают температуру перехода (например, бета-стабилизаторы).Алюминий, галлий, германий, углерод, кислород и азот являются альфа-стабилизаторами. Бета-стабилизаторами являются молибден, ванадий, тантал, ниобий, марганец, железо, хром, кобальт, никель, медь и кремний.

Table Titanium Grade – Модуль упругости

Титановые сплавы обычно подразделяются на четыре основные категории:

  • Коммерчески чистые сплавы . Существует пять марок так называемого технически чистого или нелегированного титана, марки ASTM с 1 по 4 и 7.Каждый сорт имеет разное количество примесей, причем сорт 1 является наиболее чистым. Предел прочности при растяжении варьируется от 172 МПа для марки 1 до 483 МПа для марки 4.
  • Альфа-сплавы , содержащие только нейтральные легирующие элементы (например, олово) и / или альфа-стабилизаторы (например, алюминий или кислород). Они не подлежат термической обработке. Альфа-сплавы титана – это сплавы, которые обычно содержат алюминий и олово, хотя они также могут содержать молибден, цирконий, азот, ванадий, колумбий, тантал и кремний.Альфа-сплавы обычно не поддаются термической обработке, но они свариваются и обычно используются для криогенных применений, деталей самолетов и оборудования для химической обработки.
  • Сплавы, близкие к альфа , содержат небольшое количество пластичной бета-фазы. Помимо стабилизаторов альфа-фазы, сплавы, близкие к альфа-фазам, легированы 1-2% стабилизаторов бета-фазы, таких как молибден, кремний или ванадий.
  • Альфа- и бета-сплавы , которые являются метастабильными и обычно включают некоторую комбинацию как альфа-, так и бета-стабилизаторов, и которые можно подвергать термообработке.Альфа-бета-сплавы могут быть упрочнены термической обработкой и старением и, следовательно, могут подвергаться производству, пока материал еще пластичный, а затем подвергаться термообработке для упрочнения материала, что является большим преимуществом. Сплавы используются в деталях авиационных и авиационных турбин, оборудовании для химической обработки, морской технике и протезах.
  • Бета-сплавы , которые являются метастабильными и содержат достаточное количество бета-стабилизаторов (таких как молибден, кремний и ванадий), чтобы они могли поддерживать бета-фазу при закалке, и которые также можно обрабатывать раствором и выдерживать для повышения прочности.Наименьшая группа титановых сплавов, бета-сплавы, имеют хорошую закаливаемость, хорошую формуемость в холодном состоянии при обработке на твердый раствор и высокую прочность при старении. Бета-сплавы немного более плотные, чем другие титановые сплавы, их плотность составляет от 4840 до 5060 кг / м3. Это наименее стойкие к ползучести сплавы, они свариваются и могут иметь предел текучести до 1345 МПа. Они используются в самолетах для тяжелых условий эксплуатации.
Фазовая диаграмма
Титан – Алюминий

Как правило, титан в бета-фазе прочнее, но менее пластичен, а титан в альфа-фазе более пластичен.Титан с альфа-бета-фазой имеет промежуточные механические свойства. Диоксид титана растворяется в металле при высоких температурах, и его образование происходит очень энергично. Эти два фактора означают, что весь титан, за исключением наиболее тщательно очищенного, имеет значительное количество растворенного кислорода, и поэтому может считаться сплавом Ti-O. Оксидные выделения обладают некоторой прочностью (как обсуждалось выше), но не очень чувствительны к термообработке и могут существенно снизить ударную вязкость сплава.

Фазовая диаграмма
Титан – Fe

Многие сплавы также содержат титан в качестве незначительной добавки, но поскольку сплавы обычно классифицируются в зависимости от того, какой элемент составляет большую часть материала, они обычно не считаются «титановыми сплавами» как таковые.См. Подраздел, посвященный применению титана.

Фазовая диаграмма
Ti-Ni-Al

Титан сам по себе прочный и легкий металл. Он прочен, как сталь, но на 45% легче. Он вдвое прочнее алюминия, но только на 60% тяжелее. Титан не подвержен коррозии в морской воде, поэтому его используют в гребных валах, такелажном снаряжении и других частях лодок, которые подвергаются воздействию морской воды. Титан и его сплавы используются в самолетах, ракетах и ​​ракетах, где важны прочность, малый вес и устойчивость к высоким температурам.Кроме того, поскольку титан не вступает в реакцию в организме человека, он и его сплавы используются для создания искусственных бедер, штифтов для установки костей и других биологических имплантатов.

ASTM определяет ряд стандартов сплавов со схемой нумерации для удобства.
  • Сорта 1-4 нелегированы и считаются коммерчески чистыми или «CP». Обычно предел прочности на растяжение и предел текучести увеличивается с номером для этих «чистых» марок. Различие в их физических свойствах в первую очередь связано с количеством промежуточных элементов.Они используются для защиты от коррозии, когда важны стоимость и простота изготовления и сварки.
  • Grade 5, также известный как Ti6Al4V, Ti-6Al-4V или Ti 6-4, является наиболее часто используемым сплавом. Он имеет химический состав: 6% алюминия, 4% ванадия, 0,25% (максимум) железа, 0,2% (максимум) кислорода и остальное титан. Уровень 5 широко используется в аэрокосмической, медицинской, морской и химической промышленности. Применяется для шатунов в ДВС. Он значительно прочнее, чем технически чистый титан, но при этом имеет такую ​​же жесткость и термические свойства (за исключением теплопроводности, которая примерно на 60% ниже у Ti Grade 5, чем у CP Ti).Среди его многих преимуществ, он поддается термической обработке. Этот сорт представляет собой отличное сочетание прочности, коррозионной стойкости, свариваемости и технологичности. Как следствие, он используется во многих случаях, например, в военных самолетах или турбинах. Он также используется в хирургических имплантатах. Обычно он используется при температурах до 400 градусов Цельсия. Его свойства очень похожи на свойства нержавеющей стали серии 300, особенно 316. Она имеет плотность примерно 4420 кг / м3, модуль Юнга 110 ГПа и предел прочности при растяжении 1000 МПа.Для сравнения, отожженная нержавеющая сталь типа 316 имеет плотность 8000 кг / м3, модуль упругости 193 ГПа и предел прочности при растяжении всего 570 МПа. А закаленный алюминиевый сплав 6061 имеет 2700 кг / м3, 69 ГПа и 310 МПа соответственно.
  • Grade 6 содержит 5% алюминия и 2,5% олова. Он также известен как Ti-5Al-2.5Sn. Этот сплав используется в планерах и реактивных двигателях из-за его хорошей свариваемости, стабильности и прочности при повышенных температурах.
  • Grade 7 содержит от 0,12 до 0,25% палладия.Этот сорт аналогичен сорт 2. Небольшое количество добавленного палладия придает ему повышенную стойкость к щелевой коррозии при низких температурах и высоком pH.
  • Grade 7H содержит от 0,12 до 0,25% палладия. Этот сорт обладает повышенной устойчивостью к коррозии.
  • Grade 9 содержит 3,0% алюминия и 2,5% ванадия. Этот сорт представляет собой компромисс между простотой сварки и производства «чистых» марок и высокой прочностью класса 5. Он обычно используется в трубопроводах для гидравлики самолетов и в спортивном оборудовании.
  • Grade 11 содержит от 0,12 до 0,25% палладия. Этот сорт обладает повышенной устойчивостью к коррозии.
  • Grade 12 содержит 0,3% молибдена и 0,8% никеля.
  • Марки 13, 14 и 15 содержат 0,5% никеля и 0,05% рутения.
  • Grade 16 содержит от 0,04 до 0,08% палладия. Этот сорт обладает повышенной устойчивостью к коррозии.
  • Grade 16H содержит от 0,04 до 0,08% палладия.
  • Grade 17 содержит от 0,04 до 0,08% палладия. Этот сорт обладает повышенной устойчивостью к коррозии.
  • Grade 18 содержит 3% алюминия, 2,5% ванадия и от 0,04 до 0,08% палладия. Этот сорт идентичен 9-му по механическим характеристикам. Добавленный палладий придает ему повышенную коррозионную стойкость.
  • Grade 19 содержит 3% алюминия, 8% ванадия, 6% хрома, 4% циркония и 4% молибдена.
  • Grade 20 содержит 3% алюминия, 8% ванадия, 6% хрома, 4% циркония, 4% молибдена и от 0,04% до 0,08% палладия.
  • Grade 21 содержит 15% молибдена, 3% алюминия, 2.7% ниобия и 0,25% кремния.
  • Grade 23 содержит 6% алюминия, 4% ванадия, 0,13% (максимум) кислорода. Повышенная пластичность и вязкость разрушения с некоторым снижением прочности.
  • Grade 24 содержит 6% алюминия, 4% ванадия и от 0,04% до 0,08% палладия.
  • Grade 25 содержит 6% алюминия, 4% ванадия, от 0,3% до 0,8% никеля и от 0,04% до 0,08% палладия.
  • Марки 26, 26H и 27 содержат от 0,08 до 0,14% рутения.
  • Grade 28 содержит 3% алюминия, 2.5% ванадия и 0,08-0,14% рутения.
  • Grade 29 содержит 6% алюминия, 4% ванадия и от 0,08 до 0,14% рутения.
  • Марки 30 и 31 содержат 0,3% кобальта и 0,05% палладия.
  • Grade 32 содержит 5% алюминия, 1% олова, 1% циркония, 1% ванадия и 0,8% молибдена.
  • Марки 33 и 34 содержат 0,4% никеля, 0,015% палладия, 0,025% рутения и 0,15% хрома.
  • Grade 35 содержит 4,5% алюминия, 2% молибдена, 1.6% ванадия, 0,5% железа и 0,3% кремния.
  • Grade 36 содержит 45% ниобия.
  • Grade 37 содержит 1,5% алюминия.
  • Grade 38 содержит 4% алюминия, 2,5% ванадия и 1,5% железа. Этот сорт был разработан в 1990-х годах для использования в качестве брони. Железо снижает количество ванадия, необходимого в качестве бета-стабилизатора. Его механические свойства очень похожи на сорт 5, но имеет хорошую обрабатываемость в холодном состоянии, как и сорт 9.

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

  • Что такое нержавеющая сталь?
    Нержавеющая сталь – это название группы коррозионно-стойких и жаропрочных сталей.Их замечательная сопротивляемость …
  • Алюминиевый сплав
    Алюминий – очень универсальный металл, его можно отливать в любой известной форме. Его можно катать, штамповать, вытягивать, формовать, прокатывать …
  • Что такое нанотехнологии?
    Нанотехнология – это инженерный метод, при котором полностью функционирующие устройства производятся в молекулярном масштабе. …
  • Аустенит (гамма-железо)
    Аустенит, также известный как гамма-фаза железа, представляет собой металлический немагнитный аллотроп железа или твердый раствор железа, с…
  • Диаграмма Fe-Fe3C T-T-T
    Кривые преобразования время-температура соответствуют началу и окончанию преобразований, которые простираются до …

Производители титановых сплавов | Поставщики титановых сплавов

Титановые сплавы – Металлы

Хотя чистый металл титана славится своей низкой плотностью, экстремальной коррозией, жаропрочностью и прочностью, он очень твердый и поэтому трудно поддается обработке. Молибден, марганец, железо и алюминий, палладий, ванадий и олово обычно используются для улучшения простоты изготовления, прочности при повышенных температурах и коррозионной стойкости титана.Титановые сплавы сохраняют многие из желаемых свойств титана, обеспечивая большую гибкость при производстве и могут быть классифицированы по маркам. Например, титановая сталь легче и более устойчива к коррозии, чем обычная сталь, в то время как алюминиево-титановые сплавы тоньше и прочнее любого основного металла.

Такие процессы, как горячая или холодная штамповка, плоская прокатка, экструзия, сварка, механическая обработка, литье, ковка и прядение, используются индивидуально или в сочетании с другими технологиями для преобразования сплавов в конечные продукты.Это позволяет использовать титановые сплавы в ряде отраслей, включая военную, аквариумную, автомобильную, аэрокосмическую, опреснение, судоходство, производство электроэнергии, электронику и даже производство ювелирных изделий. Ассортимент процессов и отраслей отражает широкий спектр доступных продуктов из титановых сплавов. Различные предметы, такие как велосипеды, пластмассы, выхлопные системы, пружины клапанов, краска, реактивные двигатели, ракеты и даже космические корабли, изготавливаются из компонентов из титанового сплава.

Чаще всего сплавы изготавливают с использованием расплавленной или порошкообразной формы титана, к которой другие металлические порошки добавляют в точных количествах перед тем, как сплавить вместе с образованием металлического твердого вещества.Затем раствор прессуют или отливают в формы заготовки. Титановые стержни, стержни, трубы, пластины, профили, листы, полосы, прокладки, фольга, проволока и плиты – это всего лишь несколько возможных конструкций из титана, которые закупаются производителями и обрабатываются по мере необходимости для создания конечного продукта. Формы запасов упрощают транспортировку, отгрузку и управление складом. Несмотря на то, что форма и размеры принимаются во внимание, марка титана является наиболее важным фактором при выборе правильного сплава.

Эта марка является регулируемым показателем качества чистого и легированного титана и определяется в зависимости от области применения, для которой будет использоваться титановый сплав. В то время как классы с первого по пятый не содержат примесей, с шестого по тридцать восьмой содержат другие элементы в соотношении. Чаще всего используется титановый сплав пятой марки, также известный как титан 6АЛ-4В. Пятый сорт состоит на 90% из титана, на шесть процентов из алюминия и на четыре процента из ванадия. Альфа-титан, альфа-бета-титан и бета-титан представляют собой структурные группы, которые могут дополнительно прояснить свойства конкретного сплава.

Марки титана и относительные свойства

Rolled Alloys, поставщик титана и титана материалы из сплава, предлагает информацию ниже, чтобы облегчить основные понимание различных марок титана и титановых сплавов, а также относительные свойства этих марок.

Титан выпускается технически чистых марок. и марки титановых сплавов. Сплавы могут быть альфа-титан, бета-титан или альфа-бета-титан.Альфа и бета – две разные фазы титана.

Технически чистые сорта относятся к сортам с 1 по 4. Различия – это пределы различных допустимые элементы и уровни прочности (минимально необходимые значения прочности и показаны удлинения).

СОРТ

Углерод

Азот

Кислород

Водород

Утюг

Титан

Растяжение

Урожайность

Удлиненный .( 2 “)

Макс.%

Макс.%

Макс.%

Макс.%

Макс.%

КСИ

КСИ

%

1

0.08

0,03

0,18

0,015

0,2

Остаток

35

25

24

2

0,08

0,03

0,25

0.015

0,3

Остаток

50

40

20

3

0,08

0,05

0,35

0,015

0,5

Остаток

65

55

18

4

0.08

0,05

0,4

0,015

Остаток

80

70

15

Есть 3 сплава, которые близки к технически чистому титану. Это 7, 11 и 12 классы. Сорт 7 аналогичен сорт 2 по механическим свойствам, но имеет сложение до 0.2% Pd (палладий), что делает его наиболее коррозионным стойкий титановый сплав. Он даже предлагает устойчивость к восстанавливающим кислотам. 11 класс аналогичен степени 1, за исключением добавления до 0,25% Pd, который повышает стойкость к щелевой коррозии и стойкость к восстанавливающим кислотам. Класс 12 имеет несколько более высокие минимальные требования к механическим свойствам, чем оценка 3-го класса, но немного ниже, чем у 4-го сорта. Что отличает оценку 12 из всех марок CP состоит в том, что он содержит 0,6-9% никеля и .2-4% молибдена. В таблице ниже показаны химия и свойства этих почти CP сплавов. Свойства основаны на ATSM. спецификации плиты и полосы. Фактические требования могут варьироваться в зависимости от используемой спецификации, формы продукта, и размерный ряд. Если не указано иное, все значения максимальные.

СОРТ

К

N

О

H

Fe

Pd

Ti

Ni

Пн

НАПРЯЖЕНИЕ

ДОХОД

EL

7

0.08

0,03

0,25

0,02

0,3

0,12-0,25

Остаток

58

40-65

20

11

0.08

0,03

0,18

0,02

0,2

0,2

Остаток

35

20

24

12

0.08

0,03

0,25

0,02

0,3

Остаток

0,6-0,9

0,2-0,4

70

50

18

Следующий сплав, также наиболее широко используемый, это Ti-6Al-4V или 6-4 для краткости.Этот сплав на долю титана приходится более половины мирового потребления титана, и это самый общий для всех титановых сплавов. 6-4 это также часто называют степенью 5. 6–4 ELI (сверхнизкое межстраничное объявление) – это еще одна распространенная марка титанового сплава. Он в основном используется в медицинских имплантатах. промышленность и обычно обозначается как класс 23. Все сплавы 6-4 считаются альфа-бета сплавы. Сплавы 6-4 являются тепловыми. поддаются лечению, и в зависимости от нагрева можно получить широкий спектр свойств лечение.Однако 6-4 ELI обычно трудно поддается термообработке и обеспечивает минимальные механические свойства термообработки из-за низкого максимального потребления кислорода.

Достаточно полный список титановых сплавов может можно найти по ссылке:

https://en.wikipedia.org/wiki/Titanium_alloy

Химический состав и типичные механические свойства стержня показаны в Таблица ниже. Минимальные требования будут варьироваться в зависимости от формы продукта, технических характеристик и диапазона размеров.Если иное не указано в диапазоне, значения минимальные требования. STA короткий для раствора, обработанного и выдержанного.

СОРТ

Al

В

К

N

О

H

Fe

Y

прочие

прочие

Растяжение

Урожайность

Удлиненный (2 “)

Каждый

Итого

Ti

КСИ

КСИ

%

5

5.5-6,75

3,5-4,5

0,08

0,05

0,2

0,0125

0,3

0,005

0,1

0,4 ​​

Остаток

138-155

128-147

15-20

5 STA

5.5-6,75

3,5-4,5

0,08

0,05

0,2

0,0125

0,3

0,005

0,1

0,4 ​​

Остаток

150-172

137-156

15-17

23

5.5-6,5

3,5-4,5

0,08

0,03

0,13

0,0125

0,25

0,005

0,1

0,4 ​​

Остаток

128-145

118-137

> 15

Rolled Alloys поддерживает складские запасы всех видов Материалы класса 5, круглый пруток класса 5 STA, а также круглый пруток и сварные изделия в 23 классе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *