Жаропрочные титановые сплавы: 404 – Материал не найден

alexxlab | 22.12.1974 | 0 | Разное

Содержание

Жаропрочные сплавы на основе титана марки ВТ18У

ООО Компания «Кондор» - комплексные поставки химии для промышленных предприятий

Плиты из титанового сплава марки ВТ18У

Область применения: Детали и узлы (в том числе сварные) компрессора (диски, лопатки, кольца и др.), работающие при температурах до 600 °С с ограниченным ресурсом в общеклиматических условиях

Основная информация

Сплав марки ВТ18У жаропрочный титановый псевдо-α-сплав системы Ti-Al-Mo-Zr-Nb-Sn-Si. Сплав марки ВТ18У является наиболее жаропрочным из существующих серийных титановых сплавов. Сплав сваривается всеми видами сварки.

Технические характеристики

Механические свойства плит толщиной от 20 до 45 мм в отожженном состоянии при температуре испытания 20 °С по ТУ 1-92-151-89: Временное сопротивление (σв) — не менее 885 МПа Относительное удлинение (δ) — не менее 8,0 %

 

Техническая консультация

 

Вид документа:Обозначение:Наименование:
Технические условия (ТУ)
ТУ 1-92-151-89Плиты из титанового сплава марки ВТ18У
Технические условия (ТУ)Изменение № 1 к ТУ 1-92-151-89Изменение № 1 к ТУ 1-92-151-89
Технические условия (ТУ)Изменение № 2 к ТУ 1-92-151-89Изменение № 2 к ТУ 1-92-151-89

 

По вопросам приобретения жаропрочных сплавов на основе титана марки ВТ18У и получения подробной консультации по свойствам продукции, условиям поставки и заключению договора просим Вас обратиться к менеджерам:

(495)-790-14-52
8-915-218-57-47

 

 

 

По вопросам приобретения масла и смазок [email protected]


№2 2013 | titan-association

Титан №2 2013

 

Материаловедение

 

ПОЛЗУЧЕСТЬ ПСЕВДО-АЛЬФА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПАРОВЫХ ТУРБИН

 

В.В. Травин, ОАО «Калужский турбинный завод» [email protected]

Л.А. Иванова, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

А.С. Кудрявцев, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

И.Р. Козлова, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

 

Рассмотрены основные закономерности развития деформации ползучести на примере псевдо-a титанового сплава 5В в интервале температур 200-500оС. Показано, что характер кривых ползучести этого сплава в интервале температур 200-400оС существенно отличается от такового при более высоких температурах (450-500оС), где развитие ползучести следует типовым закономерностям. Снижение вплоть до нуля скорости установившейся ползучести и немонотонность характера кривых ползучести в интервале температур 200-400оС обусловлено процессом деформационного старения материала. Приведены практические примеры влияния ползучести на напряженно-деформированное состояние деталей паровых турбин.

 

Ключевые слова: деформация ползучести, титановые сплавы, напряженно-деформированное состояние, энергомашиностроение.

 

 

ТЕХНОЛОГИИ производства ПОЛУФАБРИКАТОВ

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ СПЛАВА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДА ТИТАНА С ПОВЫШЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

 

А.М. Мамонов, ФГБОУ ВПО «МАТИ − Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

С.В. Скворцова, ФГБОУ ВПО «МАТИ − Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

А.В. Овчинников, ФГБОУ ВПО «МАТИ − Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

В.С. Спектор, ФГБОУ ВПО «МАТИ − Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

О.Н. Гвоздева, ФГБОУ ВПО «МАТИ − Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

В.А. Пожога, ФГБОУ ВПО «МАТИ − Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского» [email protected]

 

Показано, что использование водорода как временного легирующего элемента позволяет в четыре раза уменьшить содержание ниобия в сплаве на основе интерметаллида Ti3Al по сравнению со сплавом супер-a2, увеличить технологическую пластичность при пониженных температурах и повысить удельные характеристики прочности и жаропрочности.

 

Ключевые слова: жаропрочный титановый сплав, интерметаллид, водород, легирование, технологическая пластичность, прочность.

 

ПОЛУЧЕНИЕ СЛИТКОВ ДВУХФАЗНОГО γ-АЛЮМИНИДА ТИТАНА, ЛЕГИРОВАННОГО Nb, Zr, Cr С ДОБАВКАМИ B И La, МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПЛАВКИ

 

С.В. Ахонин, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

Е.А. Аснис, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

А.Ю. Северин, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

В.А. Березос, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины [email protected]

 

Разработана технология электронно-лучевой плавки интерметаллида системы Ti-Al, легированного Nb, Zr и Cr, с введением в процессе плавки бора и лантана из гексаборида лантана. Предложена новая схема двухстадийной выплавки слитка, минимизирующая потери легирующих элементов с высокой упругостью пара. Изучена микроструктура и проведен микрорентгеноспектральный анализ полученных слитков. Показано, что разработанная технология является перспективной для получения качественных слитков двухфазного γ-алюминида титана.

 

Ключевые слова: электронно-лучевая плавка, алюминид титана, слиток, гексаборид лантана, бор, лантан.

 

ОПЫТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛИТКОВ МАССОЙ ДО 17 ТОНН ИЗ ТИТАНОВЫХ ПСЕВДО-АЛЬФА СПЛАВОВ

 

И.В. Горынин, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

А.С. Кудрявцев, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

А.Г. Хачатурян, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

И.Ю. Пузаков, ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» [email protected]

А.Л. Береславский, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

Л.А. Мачишина, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» [email protected]

М.О. Ледер, ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» [email protected]

М.А. Корнилова, ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» [email protected]

 

Представлены результаты изготовления и исследований слитков массой до 17 тонн из титановых сплавов систем Ti-Al-V и Ti-Al-V-Мо и крупногабаритных полуфабрикатов из них. Слитки изготовлены методом тройного вакуумнодугового переплава. Заключительный переплав проведен в кристаллизаторе размером 1200 мм с применением знакопеременного соленоида. Показано отсутствие зональных видов ликвации при кристаллизации и формирование значительной микронеоднородности распределения a- и b-стабилизирующих элементов, обусловленной медленным охлаждением при b® a+b - превращении. Разработанные технологии изготовления крупногабаритных плит и поковок обеспечили заданный тип структуры и кристаллографической текстуры, требуемый уровень механических свойств металла.

 

Ключевые слова: титановые сплавы, крупногабаритные слитки, методы контроля, макроструктура, химическая однородность.

 

 

ТЕХНОЛОГИИ обработки ПОЛУФАБРИКАТОВ

 

МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ КОЛЕЦ ИЗ СВАРИВАЕМЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ

 

А.С. Кудрявцев, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», е-mail: [email protected];

И.Р. Козлова, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», е-mail: [email protected];

Л.А. Иванова, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», е-mail: [email protected];

Е.В. Чудаков, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» е-mail: [email protected]

 

В статье исследована связь структуры и уровня служебных свойств металла цельнокатаных колец из высокопрочного свариваемого псевдо-a сплава титана. Показана возможность обеспечения комплекса служебных свойств исследуемых цельнокатаных колец методом термопластической обработки применительно к условиям работы деталей и узлов энергооборудования. Установлено, что для обеспечения характеристик жаропрочности, в частности, высокотемпературной ползучести, необходимо получение регламентированой структуры методом горячей пластической деформации.

 

Ключевые слова: высокопрочные титановые сплавы, термопластическая обработка, микроструктура, служебные свойства, энергомашиностроение.

 

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ НА СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН

 

Э.Л. Вржижевский, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

Е.А. Великоиваненко, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

Г.Ф. Розынка, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

С.В. Ахонин, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

А.С. Миленин, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины [email protected]

 

В работе на основе комплексного численно-экспериментального подхода произведён анализ склонности к холодному растрескиванию плоских образцов из сложнолегированного жаропрочного сплава Ti-6Al-2,5Sn-3,88Zr-0,39Mo-0,55Si при электронно-лучевой сварке встык. Обнаружено, что локальная нестационарность гидродинамических и термокинетических процессов при избыточной расфокусировке электронного луча может вызвать увеличение растягивающих продольных напряжений и появление поперечных холодных трещин в области металла шва и зоны термического влияния свариваемых образцов.

 

Ключевые слова: жаропрочные титановые сплавы, электронно-лучевая сварка, холодные трещины, напряженно-деформированное состояние.

 

Применение титана

 

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ23 В НОВЫХ ИЗДЕЛИЯХ «ОКБ СУХОГО»

 

А.Л. Яковлев, ФГУП «ВИАМ» [email protected]

А.А. Филатов, ОАО «ОКБ Сухого»

А.А. Бурханова, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

Ю.A. Попова, ОАО «ОКБ Сухого»

Н.А. Ночовная, ФГУП «ВИАМ» [email protected]

 

В статье рассмотрены вопросы использования титановых сплавов в современных авиационных конструкциях. Показаны преимущества высокопрочного титанового сплава ВТ23 как с металловедческой, так и с технологической точки зрения по сравнению с его аналогами – возможность изменения в широком диапазоне уровня прочностных характеристик и изготовления широкой номенклатуры полуфабрикатов. Проанализированы  экономические аспекты применения сплава ВТ23 в конструкции планера, показана возможность увеличения весовой отдачи

 

Ключевые слова: титановый сплав ВТ23, термическая обработка, полуфабрикат, конструкция, прочность.

 

 

Рынок титана

 

ВЛИЯНИЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ЭКСПОРТА ПРОДУКЦИИ С ВЫСОКОЙ ДОБАВЛЕННОЙ СТОИМОСТЬЮ НА УРОВЕНЬ ОТРАСЛЕВОГО РИСКА ТИТАНОВОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

 

О.А. Угарова, НИТУ «МиСИС»

И.П. Ильичев, НИТУ «МиСИС»

В.В. Бринза, НИТУ «МиСИС»

А.В. Алексахин, НИТУ «МиСИС» [email protected]

О.И. Калинский, НИТУ «МиСИС»

 

В статье проведена оценка влияния увеличения выпуска и поставки на экспорт продукции с высокой добавленной стоимости на уровень отраслевого риска металлургических компаний на основе эффекта производственного левериджа. Выпуск продукции с высокой добавленной стоимостью способствует снижению отраслевого риска предприятия при условии, если соотношение  ее рентабельности к доле постоянных затрат в себестоимости ее производства будет выше аналогичного соотношения для заменяемой продукции. Выпуск продукции с высокой добавленной стоимостью может рассматриваться как один из факторов управления отраслевым риском предприятия.

 

Ключевые слова: титан, эффективность, экспорт, маржинальный доход, прибыль, постоянные и переменные затраты,  риск, операционный леверидж, добавленная стоимость.

 

 

События и юбилеи

Российский титан

К 75-летию Кудрявцева Анатолия Сергеевича

ОДК испытала на «Салюте» уникальные новые сплавы для авиационных двигателей

23.08.2017


Новые титановые и никелевые материалы, предназначенные для перспективных российских авиационных двигателей, прошли испытания в АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) и внедрены на предприятии. Изготовлены опытные образцы сварного ротора из жаропрочного никелевого сплава, а также крупногабаритная деталь внутреннего корпуса компрессора высокого давления (КВД) из титанового интерметаллидного сплава. 

Разработчиком новых сплавов является ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» (ВИАМ). Проект реализуется Научно-исследовательским институтом технологии и организации производства двигателей (НИИД, филиал АО «НПЦ газотурбостроения «Салют»).

Новый титановый сплав, из которого были изготовлены рабочие колеса первых ступеней КВД, является псевдо-α-сплавом. По плотности он соответствует основным конструкционным титановым сплавам, а по характеристикам длительной прочности и малоцикловой усталости значительно превосходит существующие дисковые сплавы.  Высокая рабочая температура (до 600ºС) намного выше, чем у других сплавов, а удачно подобранный химический состав позволяет изготавливать из него рабочие колеса блисковой конструкции.

Последние ступени КВД и вал были изготовлены из нового жаропрочного сплава на никелевой основе. Его применение позволило получить полностью сварную конструкцию ротора, что было сделано впервые в практике отечественного авиационного моторостроения.

«Проблеме создания сварного ротора более 40 лет, – говорит заместитель генерального директора – руководитель приоритетного технологического направления «Технологии двигателестроения» АО «ОДК», директор филиала «НИИД» АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» Валерий Гейкин, – Различными организациями и институтами разрабатывались схемы сварного соединения дисков из жаропрочных никелевых сплавов. По объективным причинам эти исследования заканчивались неудачей. Проблема стала решаться, когда диски стали изготавливать из заведомо свариваемого никелевого сплава, который одновременно удовлетворял бы всем требованиям прочнистов. Такой сплав был разработан в ВИАМ, и он является на сегодняшний день самым жаропрочным свариваемым никелевым сплавом. После того, как совместно с ВИАМ были получены прочностные характеристики сварного соединения, стала ясна перспективность применения этого сплава».

Создание сварной конструкции ротора КВД позволит увеличить его жесткость, что в свою очередь значительно повысит ресурс ротора КВД и всего двигателя. Одновременно отказ от болтовой схемы соединения дисков снизит массу конструкции.

Титановые сплавы на основе орто-фазы Ti2NbAl и технологию изготовления деталей из них кроме России освоили четыре страны: США, Китай, Япония и Франция. Замена жаропрочных сплавов на основе титана, никеля и железа на алюминиды титана (Ti3Al, TiAl, Ti2NbAl) может позволить снизить массу для статорных деталей на 20-40 %, а для роторных – в дополнение к этому уменьшить нагрузки от инерционных сил, следствием чего будет повышение мощности, экономичности и ресурса двигателя.  Применение интерметаллидов титана даст возможность повысить на 100-200ºС рабочие температуры деталей по сравнению с деталями, изготовленными из титановых конструкционных сплавов. Важным преимуществом для авиационного моторостроения является пожаробезопасность титановых интерметаллидных сплавов по сравнению с жаропрочными титановыми сплавами.

В ходе реализации проекта НИИД была отработана технология электронно-лучевой сварки (ЭЛС) из нового титанового сплава и нового жаропрочного никелевого сплава, определены параметры режимов ЭЛС, обеспечивающие получение бездефектного сварного соединения.

Специалисты ВИАМ оказывали помощь на самых сложных участках работы: проведение авторского контроля технологических процессов изготовления заготовок из новых сплавов, разработка режимов термической обработки, микроструктурные исследования. ВИАМ проведен большой объем прочностных испытаний по определению свойств материала заготовок.

Структуры титановых сплавов

Титан подобно железу является полиморфным металлом и имеет фазовое превращение при температуре 882°С. Ниже этой температуры устойчива гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка α-титана, а выше — объемно центрированная кубическая (о. ц. к.) решетка β-титана.

Титан упрочняется легированием α- и β-стабилизирующими элементами, а также термической обработкой двухфазных (α+β)-сплавов. К элементам, стабилизирующим α-фазу титана, относятся алюминий, в меньшей степени олово и цирконий. α-стабилизаторы упрочняют титан, образуя твердый раствор с α-модификацией титана.

За последние годы было установлено, что, кроме алюминия, существуют и другие металлы, стабилизирующие α-модификацию титана, которые могут представлять интерес в качестве легирующих добавок к промышленным титановым сплавам. К таким металлам относятся галлий, индий, сурьма, висмут. Особый интерес представляет галлий для жаропрочных титановых сплавов благодаря высокой растворимости в α — титане. Как известно повышение жаропрочности сплавов системы Ti — Al ограничено пределом 7 — 8% вследствие образования хрупкой фазы. Добавкой галлия можно дополнительно повысить жаропрочность предельно легированных алюминием сплавов без образования α2-фазы.

Алюминий практически применяется почти во всех промышленных сплавах, так как является наиболее эффективным упрочнителем, улучшая прочностные и жаропрочные свойства титана. В последнее время наряду с алюминием в качестве легирующих элементов применяют цирконий, олово и ванадий. Пример: титановые прутки ВТ6 (Grade 5, Gr.5, Gr5), титановые листы ВТ6 (Grade 5, Gr.5, Gr5), поставляемые ООО «Вариант» для медицинских имплантатов, титановые прутки и трубы марки Grade 9 (Gr.9, Gr9), поставляемые ООО «Вариант» по ASTM B348, ASTM B338.

Цирконий положительно влияет на свойства сплавов при повышенных температурах, образует с титаном непрерывный ряд твердых растворов на основе α — титана и не участвует в упорядочении твердого раствора. Пример: титановые трубы ПТ1-М (ПТ1М), ПТ7-М (ПТ7М).

Олово, особенно в сочетании с алюминием и цирконием, повышает жаропрочные свойства сплавов, но в отличие от циркония образует в сплаве упорядоченную фазу.

Преимущество титановых сплавов с α-структурой — в высокой термической стабильности, хорошей свариваемости и высоком сопротивлении окислению. Однако сплавы типа α чувствительны к водородной хрупкости ( вследствие малой растворимости водорода в α-титане) и не поддаются упрочнению термической обработкой. Высокая прочность, полученная за счет легирования, сопровождается низкой технологической пластичностью этих сплавов, что вызывает ряд трудностей в промышленном производстве.

Для повышения прочности, жаропрочности и технологической пластичности титановых сплавов типа α в качестве легирующих элементов наряду с α-стабилизаторами применяются элементы, стабилизирующие β-фазу.

Элементы из группы β-стабилизаторов упрочняют титан, образуя α- и β-твердые растворы.

В зависимости от содержания указанных элементов можно получить сплавы с α+β- и β-структурой.

Таким образом, по структуре титановые сплавы условно делятся на три группы: сплавы с α-, (α+β)- и β-структурой.

В структуре каждой группы могут присутствовать интерметаллидные фазы.

Преимущество двухфазных (α+β)-сплавов — способность упрочняться термической обработкой (закалкой и старением), что позволяет получить существенный выигрыш в прочности и жаропрочности.

Титан и сплавы - СНГ ЭКСПОРТ

Титан (Titan) — относится к категории лёгких металлов. Внешний вид — серебристо-белый или белый цвет.

Титан входит в число металлов, относящихся к категории химически активных металлов или коррозионностойких сплавов (АКР).

Области применения титана

Развитие титановой отрасли в современной металлургии совершило настоящий технологический переворот во многих областях человеческой деятельности.

 Отличные химические свойства, лёгкая обрабатываемость давлением и хорошая свариваемость — сделали титан любимым материалом инженеров — конструкторов. Титан часто выбирают конструкционным материалом для технологического оборудования в химической, нефтехимической, нефтяной и газовой промышленности, и в других промышленных производствах в сложных условиях.

По степени популярности среди конструкционных материалов, титан – занимает четвертое место в мире после железа, магния и алюминия. Именно благодаря титану стало возможным конструирование сверхзвуковых самолётов и свехглубоководных подводных лодок. Титан также прекрасно подходит для изготовления бронированных автомобилей, сейфов, танков и военной амуниции.

Сейчас титан (titan) самый перспективный и востребованный материал в мировой металлургии и применяется во многих сферах деятельности человека, особенно в областях, где агрессивная среда (солёная морская вода, хим.среда) вызывает быструю коррозию других металлов: конструирование морских кораблей, химическая промышленность, военная техника, нефтеперерабатывающее заводы, буровые вышки и скважины.

 Титану принадлежит ведущая роль в аэрокосмической промышленности. За счёт лёгкости материала можно значительно снизить вес изделия, что позволяет значительно экономить топливо.

Титан и титановые сплавы — также активно используются в производстве медицинского оборудования и медицинском протезировании, где значение имеет прочность имплантата и его биологическая совместимость с протезируемым органом (хирургия и стоматология), из него также изготавливаются недорогие ювелирные украшения и разнообразный спортивный инвентарь. Нашёл он своё применение и высокотехнологичном производстве, титан (titan) один из составляющих элементов компьютерных плат, мобильных телефонов и т.д.

Виды продукции из европейского титана:

  • Титановые листы;
  • Титановые плиты;
  • Титановые прутки,
  • Круги и проволока;
  • Титановые трубы;
  • Титановые бруски;
  • Поковки титановые;
  • Лента титановая;
  • Отводы титановые;
  • Переходники титановые.

Классификация титановых сплавов

 Титановые сплавы условно можно разделить на пять групп:

  • Высокопрочные и конструкционные титановые сплавы.
  • Твердые растворы, обладающие оптимальным характеристиками соотношения прочности и пластичности.
  • Жаропрочные титановые сплавы.
  • Твердые растворы повышенной жаропрочности при небольшом снижении пластичности.
  • Титановые сплавы на основе химического соединения.

Жаропрочный материал с низкой плотностью способен заменить жаропрочный никелевый сплав в некоторых температурных режимах.

Производство титановых сплавов

 Для придания титану того или иного свойства металл легируется самыми разнообразными элементами. Многообразие легирующих элементов обусловлено таким свойством титана как полиморфизм — способность взаимодействовать с разными веществами и элементами. Элементом, который присутствует в легирование титановых сплавов в обязательном порядке, является алюминий (AL).

Элементы легирования титана для получения титановых сплавов:

V — ванадий (16*), Mo — молибден (30*), Mn — марганец (8*), Sn — олово(13*), Zr — цирконий (10*), Cr — хром (10*), Cu — медь (3*), Fe — железо(5*), W — вольфрам (5*), Ni — никель (3,2*) и Si -кремний (0,5*).

Иногда, для получения особой устойчивости титанового сплава к кислотосодержащим средам его легируют с Nb — ниобием (2*) и Та — танталом (5*).

* максимальная концентрация легирующей добавки в % по массе для промышленных сплавов.

Сплавы Титана

Жаропрочные титановые сплавы. Принцип их легирования, Типы структур в зависимости от назначения.

  1. Основные виды термической обработки жаропрочных титановых сплавов.

Жаропрочные титановые сплавы представляют собой твердые растворы с большим или меньшим количеством химического соединения (или начальной стадии его образования), что обеспечивает им повышенную жаропрочность при минимальном снижении пластичности.

Главной проблемой создания жаропрочного материала является требование сохранения высоких прочностных свойств с повышением температуры при удовлетворительной пластичности в широком интервале температур. Достижение этих требований возможно только при создании термически стабильных структур. В качестве жаропрочных принято использовать малолегированные по β-стабилизаторам двухфазные (α+β)-сплавы и псевдо-α-сплавы титана.

Титановые сплавы используются для изготовления дисков, рабочих и направляющих лопаток вентилятора и компрессора, иногда кожуха компрессора. При этом при работе до температуры 550 ℃ предпочтительнее использование двухфазных сплавов, которые обладают более высокой прочностью в холодном состоянии, а при необходимости работы при температурах до 600 ℃ наиболее предпочтительны псевдо-α-сплавы.

Сплав ВТЗ-1 системы Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si относится к высокопрочным (α + β) - сплавам мартенситного класса. Алюминий в сплаве ВТЗ-1 упрочняет α- и β-фазы и уменьшает плотность сплава. Эвтектоидообразующие β-стабилизаторы хром, железо и кремний упрочняют α - и β-фазы и повышают прочностные и жаропрочные свойства при умеренных температурах. Молибден не только увеличивает прочностные и жаропрочные свойства сплава, но и затрудняет эвтектоидный распад b-фазы, повышая термическую стабильность.

Сплав хорошо деформируется в горячем состоянии; из него получают катаные, прессованные и кованые прутки, катаные и прессованные профили, различные поковки и штамповки, полосы, плиты, раскатные кольца, в опытном порядке - трубы. Сплав удовлетворительно сваривается всеми видами сварки, применяемыми для титана. После сварки необходимо проводить отжиг для восстановления пластичности сварного соединения.

Изделия из сплава ВТЗ-1 обычно применяют после изотермического отжига, который состоит из нагрева при температурах 870- 920 °С и изотермической выдержки при 630-680 °С в течение 2-5 ч с последующим охлаждением на воздухе. После такого отжига сплав приобретает стабильную (α+β)-структуру, которая обеспечивает наиболее высокую термическую стабильность и максимальную пластичность. После одинарного отжига при температурах 800-850 °С сплав имеет большую прочность, чем после изотермического, но меньшие пластичность и термическую стабильность. Прочностные свойства сплава можно несколько повысить закалкой при 840-900 °С с последующим старением при 500-620 °С в течение 1-4 ч. Однако упрочняющая термическая обработка применяется редко, так как приводит к снижению термической стабильности сплава.

Сплав ВТЗ-1 используется при изготовлении деталей двигателей, работающих длительное время (до 6000 ч и более) при температурах до 400 °С; деталей типа арматуры, ушковых болтов; деталей системы управления. В последнее время наметилась тенденция к замене сплава ВТЗ-1 сплавом ВТ6, по-видимому, в основном в связи с тем, что сплав Ti-6A1-4V успешно используется многие годы в зарубежной практике для изготовления самых ответственных конструкций.

Сплав ВТ8 обеспечивает высокие прочностные и жаропрочные свойства за счет высокого содержания алюминия и легированием кремния. Максимальная рабочая температура 480 0С. Сплавы ВТ8-1 и ВТ8-1М превосходят сплавы ВТ3-1 и ВТ9 по термической стабильности, пластичности, технологичности и характеристикам трещиностойкости. Двойной и изотермический отжиги обеспечивают оптимальное сочетание свойств; содержание β - фазы в отожженном сплаве примерно 10%. Сплав термически упрочняется. Основными видами полуфабриката являются прутки, поковки, штамповки и плиты. Удовлетворительно деформируется в горячем состоянии. Сварка не рекомендуется. В основном применяется в деталях ГТД (дисках, лопатках компрессора низкого давления, деталях крепления вентилятора).

Сплав ВТ9 обеспечивает высокие прочностные и жаропрочные свойства за счет высокого содержания алюминия и легированием кремния. Предназначен для работы при 400 - 500 °С. Двойной отжиг обеспечивает оптимальное сочетание механических свойств; содержание β - фазы после отжига примерно 10%. Сплав термически упрочняется путем закалки и старения. Основными вида полуфабриката являются прутки, поковки, штамповки и плиты. Удовлетворительно деформируется в горячем состоянии. Сварка не рекомендуется. В основном применяется в деталях ГТД (дисках, лопатках) и других деталях компрессора.

Сплав ВТ25У относится к (α+β)-сплавам. Высокое содержание алюминия и нейтральных упрочнителей (циркония и олова), а также легирование вольфрамом обеспечивают повышенные характеристики жаропрочности. Удовлетворительно деформируется в горячем состоянии. Применяют в отоженном состоянии. Сплав ВТ25У применяется: для изготовления деталей компрессора высокого давления авиадвигателей (лопаток ротора, дисков).. работающих при температурах до +550 °С; деталей газотурбинных двигателей, работающих в интервале температур +450-550 °С.

Сплав ВТ18У системы Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Si относится к высокопрочным псевдо α-сплавам. Большое содержание алюминия и циркония обеспечивает высокое сопротивление ползучести и высокую длительную прочность до температур 550 - 600°С. Предназначен в основном для производства прутков, поковок и штамповок.

Оптимальное сочетание свойств сплава обеспечивает отжиг при температурах 900 - 950 °С, выдержка 1 - 4 ч, охлаждение на воздухе. Помимо этого применяют двойной отжиг: при 900 - 980 °С 1 - 4 ч + при 550 - 680 °С 2 - 8 ч, что позволяет получить более высокое сопротивление разрыву сплава при 600 °С (770 МПа вместо 670 МПа). Сплав ВТ18У рекомендуется для деталей, работающих длительно (до 500 ч) при 550 - 600 °С и кратковременно (детали разового действия) - до 800 °С.

Сплав ВТ36 по уровню жаропрочности при 600°С на 25% превосходит серийный сплав ВТ18У, но имеет невысокую термическую стабильность. Ресурс работы сплава ВТ36 при 600°С небольшой, поэтому он рекомендуется только для двигателей военной авиации.

Для титановых сплавов нашли новые применения — Российская газета

Лучшая экспортная компания Баварии 2015-2016 годов, Hermith GmbH, сделала ставку на развитие новых высокотехнологичных способов применения титана. Основатели компании - выходцы из России - называют отечественную материаловедческую школу сильнейшей в мире и верят в успех российских титановых сплавов на еврорынке.

"Мы плотно работаем с европейскими автопроизводителями, такими как Jaguar Land Rover, AMG, Ferrari, McLaren и многими другими", - сообщил генеральный директор Hermith Алексей Рассказов. Компания уже инициировала использование российских титановых сплавов в конструкции болидов "Формулы-1" и в серийном автопроизводстве амортизационных пружин, торсионов и стабилизаторов. Так, у топовой версии Ferrari пружины из нашего титана.

"Мы также развиваем другие направления применения материала - жаропрочные титановые сплавы, использование титановых сплавов для аддитивных технологий", - добавил Рассказов. "На сегодняшний день для европейских поставщиков титана все более и более привлекательным становится Китай - по цене, по скорости поставки", - рассказал технический директор Hermith Сергей Алтынбаев. Но рынок "дешевого и стандартного" титана переполнен. И компания решила развивать направление специальных сплавов и выбрала российских производителей титана.

Помимо сотрудничества с российской корпорацией ВСМПО-АВИСМА Hermith с 2016 года является также эксклюзивным представителем титановой продукции АО "ЧМЗ" (дочернее предприятие АО "ТВЭЛ").

Руководство Hermith уверено: сдерживание применения титана в нетрадиционных для него областях промышленности обусловлено не только высокой стоимостью материала, но и относительно слабой изученностью его сплавов.

Сейчас титан в основном используется как конструкционный материал. По словам С. Алтынбаева, в сертификатах на материал указываются только значение временного сопротивления разрыву и условный предел текучести. "Материал той же пружины работает на кручение. Таких данных по материалу нет, и для того, чтобы эту титановую пружину рассчитать и произвести, необходимо выявлять эти характеристики. Это требует времени и затрат", - пояснил он. Задача инженерного подразделения Hermith в том, чтобы выявить и испытать именно те его характеристики, которые в дальнейшем будут определять его работоспособность. То есть представить потребителю не только материал, но и методологию его применения. "Наша компания выступает своеобразным технологическим мостом между индустрией и производителями титана", - считает Сергей Алтынбаев.

AMT Advanced Materials Technology GmbH

Важнейшее Свойства жаропрочных титановых сплавов - высокая удельная прочность, разделенная на прочность. Максимальная рабочая температура титановых сплавов в основном ограничена ползучестью и окислением. сопротивление. Современные титановые сплавы рассчитаны на максимальную рабочую температуру 600 ° C. Однако они обычно используются при температурах около 540 ° C, поскольку срок службы деталей составляет несколько тысяч часов. Жаропрочные титановые сплавы также используются для клапанов в двигателях с высокими рабочими характеристиками.Выпускные клапаны работают при 820 ° C, но со значительно меньшим сроком службы по сравнению с аэрокосмическое применение. В последнее время некоторые новые жаропрочные титановые сплавы содержат дисперсоиды редкоземельных элементов для улучшения сопротивления ползучести. С другой стороны, эти дисперсоиды могут быть источником взлом. Исследования по оптимизации состава и поведения продолжаются.

Значительно выше Стойкость к ползучести и окислению демонстрируют интерметаллические титановые сплавы. Есть много типов интерметаллических фаз.В настоящее время наибольший интерес представляют TiAl, Ti2AlNb, Ti3Al и Al3Ti. Большинство исследований сделано на TiAl. Эта интерметаллическая фаза демонстрирует отличную стойкость к ползучести и окислению, высокую усталостную прочность, высокий модуль упругости и низкую плотность. Однако крупного прорыва достичь не удалось. все же из-за сравнительно низкой пластичности. Текущие сплавы TiAl третьего поколения демонстрируют некоторые улучшения.

Затем интерметаллид Фазы Ti2AlNb и Ti3Al имеют более высокую плотность, но значительно более высокую пластичность и прочность.Это заставляет обе фазы представлять интерес для замены суперсплавов на основе никеля. По сравнению с В обычных титановых сплавах две фазы можно использовать для гораздо более высоких рабочих температур.

Плюсы и минусы каждый класс титановых сплавов описан в технических паспортах. Если вам нужна помощь, свяжитесь с нами.

Ti-SF61

Этот титановый сплав может использоваться при температуре до 620 ° C для длительного срока службы. Этот сплав показывает одно из самых высоких сопротивлений ползучести среди жаропрочных титановых сплавов.Эта особенность делает Ti-SF61 очень привлекательным для компрессора. лезвия. Усталостная прочность очень высока до 820 ° C. Это очень важно для автомобильных выхлопных клапанов. Ti-SF61 явно превосходит большинство других жаропрочных сплавов при высоких температурах. сопротивление усталости.

Ti-SF60

Ti-SF60 можно использовать до 600 ° C для длительного срока службы. Ti-SF60 содержит редкоземельные элементы, обеспечивающие сопротивление ползучести при высоких температурах. Этот сплав показывает отличное сопротивление ползучести и прочность.Ti-SF60 тщательно протестирован и предназначен для дисков и лопаток компрессора. Ti-SF60 - хороший выбор для автомобильных приложений, таких как впускные и выпускные клапаны.

AMT может поставить кованые диски для обработки дисков компрессоров и БЛИСКИ.

% PDF-1.3 % 5 0 obj > эндобдж xref 5 113 0000000016 00000 н. 0000002606 00000 н. 0000003028 00000 н. 0000003237 00000 н. 0000003464 00000 н. 0000004253 00000 п. 0000004462 00000 н. 0000004502 00000 н. 0000004524 00000 н. 0000006908 00000 н. 0000006930 00000 н. 0000009191 00000 п. 0000009213 00000 н. 0000011813 00000 п. 0000012687 00000 п. 0000012902 00000 н. 0000012924 00000 п. 0000016027 00000 п. 0000016049 00000 п. 0000018432 00000 п. 0000018595 00000 п. 0000018860 00000 п. 0000019006 00000 п. 0000019362 00000 п. 0000019805 00000 п. 0000020121 00000 п. 0000021128 00000 п. 0000021415 00000 п. 0000021767 00000 п. 0000022145 00000 п. 0000022815 00000 п. 0000023575 00000 п. 0000024233 00000 п. 0000024896 00000 п. 0000025159 00000 п. 0000025604 00000 п. 0000025807 00000 п. 0000026377 00000 п. 0000026987 00000 п. 0000027358 00000 н. 0000027538 00000 п. 0000027679 00000 н. 0000027838 00000 п. 0000028025 00000 п. 0000028068 00000 п. 0000028211 00000 п. 0000028782 00000 п. 0000029016 00000 н. 0000029241 00000 п. 0000029408 00000 п. 0000029601 00000 п. 0000029644 00000 п. 0000030044 00000 п. 0000030766 00000 п. 0000030944 00000 п. 0000031559 00000 п. 0000032009 00000 п. 0000032421 00000 п. 0000032860 00000 п. 0000033464 00000 н. 0000033914 00000 п. 0000034554 00000 п. 0000035241 00000 п. 0000036099 00000 п. 0000037166 00000 п. 0000037659 00000 п. 0000038018 00000 п. 0000038516 00000 п. 0000039104 00000 п. 0000039741 00000 п. 0000040132 00000 п. 0000041174 00000 п. 0000041969 00000 п. 0000042674 00000 п. 0000043150 00000 п. 0000043815 00000 п. 0000044347 00000 п. 0000045053 00000 п. 0000045533 00000 п. 0000046127 00000 п. 0000046522 00000 п. 0000046963 00000 п. 0000047394 00000 п. 0000047936 00000 п. 0000048536 00000 п. 0000049049 00000 н. 0000049570 00000 п. 0000049872 00000 п. 0000050344 00000 п. 0000050754 00000 п. 0000051323 00000 п. 0000052093 00000 п. 0000052561 00000 п. 0000053320 00000 п. 0000053848 00000 п. 0000054284 00000 п. 0000054993 00000 п. 0000055336 00000 п. 0000055619 00000 п. 0000056226 00000 п. 0000056249 00000 п. 0000058377 00000 п. 0000058487 00000 п. 0000059284 00000 п. 0000059504 00000 п. 0000059527 00000 п. 0000062129 00000 п. 0000062152 00000 п. 0000064653 00000 п. 0000066135 00000 п. 0000071920 00000 п. 0000002678 00000 н. 0000003006 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 6 0 obj > эндобдж 116 0 объект > транслировать Hb`g` * c``f8

Разработка жаропрочного титанового сплава для выпускных клапанов, применимых для мотоциклов

Образец цитирования: Kasatori, S., Маруи, Ю., Ояма, Х., Оно, К., «Разработка жаропрочного титанового сплава для выпускных клапанов, применимых для мотоциклов», SAE Int. J. Mater. Manf. 10 (1): 43-51, 2017, https://doi.org/10.4271/2016-32-0023.
Загрузить Citation

Автор (ы): Синдзи Касатори, Юдзи Маруи, Хидэто Ояма, Косуке Оно

Филиал: Honda R&D Co., Ltd., Kobe Steel, Ltd.

Страниц: 9

Событие: SAE / JSAE 2016 Конференция и выставка технологий малых двигателей

ISSN: 1946–3979

e-ISSN: 1946-3987

Также в: Международный журнал SAE по материалам и производству-V126-5EJ, Международный журнал SAE по материалам и производству-V125-5, Международный журнал SAE по материалам и производству-V126-5

Титановые сплавы - обзор

7.3 Титановые сплавы

7.3.1 Введение

Титановые сплавы долгое время использовались для лечения травматических переломов костей. Было обнаружено, что титановые сплавы являются хорошей заменой SS из-за их лучшей коррозионной стойкости, меньшей жесткости и более легкой обработки. Однако модуль Юнга титанового сплава (113 ГПа) по-прежнему намного выше, чем у кортикального слоя кости (15–20 ГПа). Об успешном лечении травматических переломов костей было опубликовано множество публикаций с хорошими клиническими результатами с использованием имплантатов из титанового сплава.Имплантаты из титанового сплава обеспечили бы фиксацию кости и имплантата с хорошей прочностью в условиях физиологической нагрузки человека, с помощью которых кость может зажить с высокой скоростью сращения переломов. Однако качество зажившей кости и время сращения не могут быть эффективно достигнуты в кости с низкой минеральной плотностью. Даже у молодых пациентов с костной тканью с хорошей минеральной плотностью функциональные потребности пациента могут быть не полностью удовлетворены. Жесткость конструкции кость-имплантат для раннего образования костной мозоли, защиты от напряжения на заключительном этапе заживления кости, фиксации винтами к кости, потери репозиции, смещения фиксации, удаления имплантата [57] и т. Д., это некоторые клинические проблемы, которые имеют риск неудачи и приводят к неудачным клиническим исходам. Уменьшение боли и естественное функционирование суставов в месте перелома - вот окончательные клинические результаты, которых желают пациенты. Успешные результаты имплантатов из титанового сплава описаны в ряде статей [58–82] для дистальной лучевой пластины [58–61], дистальной пластины бедренной кости [62–65], проксимальной пластины большеберцовой кости [66–69], одной трети пластина [70–72], пластина для реконструкции [74,75,83], пластина дистальной части плечевой кости [76–78], пластина проксимальной части плечевой кости [79,80] и пластина с крючком для локтевого сустава [81].Несмотря на сообщенные успешные результаты для имплантатов из титанового сплава, несколько биоматериалов (например, композиты PEEK [84] и биоразлагаемый магний) оказались многообещающими для использования в травматических имплантатах. Хотя механические побочные эффекты титанового сплава могут ограничить эффективное лечение травматических переломов костей, он по-прежнему является надежным материалом для использования в травматических имплантатах. Механические свойства этого материала могут быть усовершенствованы, чтобы уменьшить несоответствие кортикальной кости [85–87].Однако лечение костного остеопороза является ключом к разработке травматических имплантатов с учетом материала, структуры имплантата и механизма. В костях с низкой минеральной плотностью использовалась костная пластика для улучшения заживления кости в сочетании с титановыми имплантатами. Титановый имплантат может вызвать раздражение или разрыв мягких тканей (например, разрыв сухожилия сгибателя в дистальной зоне лучевой кости), что требует удаления пластины [88].

7.3.2 Разработка титанового сплава для биомедицинских имплантатов

Для разработки биомедицинских титановых сплавов предусмотрены более высокая биосовместимость, более высокая коррозионная стойкость и более низкий модуль упругости кортикального слоя кости.Хотя Ti6Al4V обладает хорошей механической прочностью и коррозионной стойкостью, выделение ионов ванадия (V) и алюминия (Al) может ограничить возможность использования этого материала в течение длительного времени. Восстановление α-фазы в титановых сплавах снижает модуль Юнга; поэтому титановые сплавы с более высокой β-фазой (β-титан) были исследованы для использования в имплантатах для травм. Титановые сплавы с высоким содержанием β-фазы (например, Ti – 35Nb – 7Zr – 5Ta, Ti – 29Nb – 4.6Zr – 13Ta, Ti-15Mo (TM) и Ti-15Mo-5Zr-3Al (TMZA)) имеют более высокую коррозию. сопротивление и лучшая пластичность по сравнению с α + β титановыми сплавами (Ti-GAl-7Nb (TAN), Ti-6Al-4V (TAV) и Ti-6Al-4V ELI (TAV ELI)) [89,90].Было обнаружено, что с помощью микроструктурной инженерии титановых сплавов можно разработать оптимальные микроструктурные фазы α + β для получения титановых сплавов с более низким модулем Юнга и хорошей механической прочностью для использования в системах покрытия травм [91]. Например, Dai et al. [92] разработали новый β-титан (Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr) с модулем Юнга 65 ГПа, что значительно ниже, чем у обычного титанового сплава «Ti6Al4V» (110 ГПа), в то время как их выход и предел прочности сопоставим.

Arifin et al. [94] обнаружили, что модуль титанового сплава может быть уменьшен путем смешивания с гидроксиапаптитом HA с использованием соответствующей порошковой металлургии. В их исследованиях температура спекания или диффузии двух материалов играла доминирующую роль при обработке HA / Ti. Интеграция композита HA / Ti с естественными тканями наблюдалась в тестах на биологическую активность in vitro и in vivo, из которых можно было сделать вывод о более высокой биологической активности композита HA / Ti по сравнению с титановыми сплавами.Кроме того, наноструктурирование может улучшить механические свойства [95,96] и биоактивность [97,98] материалов на основе титана. В процессе наноструктурирования диффузия и скольжение границ усиления улучшаются для формирования ультрамелкозернистых материалов на основе титана для биомедицинского применения [99]. Сплав β-титан-хром (β-Ti-9Cr) использовался для спинного стержня с более низким модулем Юнга (85 ГПа) и более высоким пределом текучести (> 1000 МПа) и удлинением разрушения (~ 20%) по сравнению со сплавом Ti6Al4V [ 100,101].Этот новый сплав был разработан путем сочетания технологий ω-фазового превращения, вызванного деформацией, двойникования при деформации и скольжения дислокаций для достижения желаемых механических свойств при оптимизации высвобождения ионов для использования в спинном стержне. Аналогичным образом, титан-35-ниобиевый сплав (Ti-35Nb) был исследован как потенциальный материал для использования в биомедицинских имплантатах [102,103]. Было установлено, что модуль Юнга этого сплава составляет 80 ГПа, что намного ниже, чем у обычного сплава Ti (100–110 ГПа) с сопоставимой биосовместимостью.Также было показано, что биоактивность Ti-35Nb может быть увеличена с образованием пористого слоя на его поверхности [102].

Образование слоя оксида титана очень желательно для повышения коррозионной стойкости пластины и винтов из титанового сплава, чтобы предотвратить попадание ионов в жидкость организма [104]. Например, вокруг имплантатов Ti6Al4V обнаружено накопление алюминия [105], которое может быть вредным для организма; Следовательно, правильный пассивирующий слой способствует снижению риска выделения алюминия.

7.3.3 Остеоинтеграция

Увеличение шероховатости поверхности [106], покрытие биоактивной керамикой (например, ГК, трикальцийфосфат, биостекло и т. Д.) [107–111] и лазерная абляция [112] могут увеличить остеоинтеграцию титана или титановых сплавов. Однако было замечено, что после имплантации имплантатов на основе Ti формирование кости (остеогенез) происходило преимущественно на обнажении кости, а не вокруг имплантата [113], и интеграция кости с имплантатом могла быть достигнута на более поздних этапах заживления кости. .Чтобы улучшить нанесение или интеграцию гидроксиапатитового покрытия на титановый сплав, нанопористый слой оксида титана был сформирован анодно в растворе кислоты H 2 SO 4 в качестве промежуточного слоя [114]. Комбинация многослойного покрытия TiO 2 / HA повысила коррозионную стойкость титанового сплава и прочность слоя покрытия на сдвиг по сравнению с однослойным покрытием HA на титановом сплаве [114, 115].

Сообщается, что остеоинтеграция имплантатов из титанового сплава является фактором, который, возможно, препятствует удалению травматической пластины и винтов после сращения перелома [116].Рост кости в незаполненные отверстия винтами наблюдался после того, как пластина находилась в теле в течение некоторого времени. Следовательно, остеоинтеграция титанового сплава нежелательна для удаления пластины после заживления перелома.

7.3.4 Сравнение титанового сплава и нержавеющей стали

Marshall et al. [117] сравнили механическую прочность титанового сплава и фиксирующей пластины локального дистального радиуса SS при фиксации перелома типа AO-C3. Они заметили, что деформация фиксации перелома SS меньше, чем фиксация титана.Аналогичным образом, они сообщили, что средняя нагрузка до разрушения и жесткость немного выше при фиксации из нержавеющей стали. Хотя стабильность фиксации SS выше, чем у фиксации из титанового сплава, небольшая разница в механической прочности между фиксацией из титана и SS позволяет предположить использование титановой пластины. Было обнаружено, что время соединения короче при фиксации покрытия титановым сплавом по сравнению с пластиной и винтом из нержавеющей стали [118]. Имплантаты из титанового сплава обладают более низким эффектом экранирования напряжений, чем имплантаты из нержавеющей стали [119, 120].На основании клинических наблюдений при фиксации перелома из титанового сплава образование костной мозоли было получено раньше, чем при фиксации перелома SS [62]. Аналогичным образом, Gaines et al. [121] сообщили о более низком уровне несращения при фиксации перелома из титанового сплава (7%) по сравнению с фиксацией перелома SS (23%). Таблица 7.4 представляет сравнение между титановыми пластинами и пластинами из нержавеющей стали.

Таблица 7.4. Сравнение титановых пластин и пластин из нержавеющей стали

Элемент сравнения Описание
Union Было обнаружено, что частота сращивания трещин, обработанных титановыми пластинами, намного выше, чем у пластин из нержавеющей стали.Более высокая жесткость SS способствовала более высокому уровню несращения.
Размер костной мозоли При переломах, обработанных титановыми пластинами, костной мозоли было больше, чем при переломах, обработанных SS.
Усталостная прочность Пластина из титанового сплава имеет большую усталостную прочность, чем пластина из нержавеющей стали. Поверхность пластины из титанового сплава была обработана, что улучшает усталостную прочность и может препятствовать остеоинтеграции.
Биосовместимость Биосовместимость титанового сплава больше, чем SS.
Совместимость с магнитно-резонансной томографией Совместимость с магнитно-резонансной томографией титанового сплава больше, чем SS.

Характеристики Титан || КОБЕ СТАЛЬ, ООО.

Характеристики Примеры Типичные приложения
Отличная коррозионная стойкость Отличная устойчивость к морской воде Теплообменники, строительные материалы
Облегченный Легкий эквивалент 60% нержавеющей стали Авиационные двигатели
Высокая прочность Предел прочности при растяжении 275-735 МПа
для технически чистого титана и 620-1800 МПа для титановых сплавов
Отличная эластичность Модуль продольной упругости (модуль Юнга) эквивалентен
примерно 50% нержавеющей стали
Головки клюшек, пружины
Превосходная устойчивость к низким температурам Как технически чистый титан, так и титановые сплавы не становятся хрупкими.
при экстремально низких температурах.
Баллоны для сжиженного кислорода
Низкая теплопроводность Теплопроводность эквивалентна примерно 8% алюминия,
соответствует нержавеющей стали
Приспособление и инструмент для расплавленного металла
Легкое повышение температуры Теплоемкость эквивалентна примерно 60% нержавеющей стали Кастрюли и сковороды
Высокая устойчивость к термоусадке Степени теплового расширения эквивалентны примерно 50% нержавеющей стали Строительные материалы,
полупроводники, производственное оборудование
Высокое электрическое сопротивление Электрическое сопротивление в 30 раз выше, чем у меди, отличное сопротивление
Сварочные характеристики
Шовная сварка элементов кровли и т. Д.
Чрезвычайно низкий магнетизм Магнитная проницаемость 1.00005 Электронные устройства (шаговые и др.)
Сверхпроводимость Проявление в сплаве на основе Ti-Nb Супер асинхронные двигатели, магнитные поплавковые передачи
Отличная биосовместимость Меньше ионов, попадающих в организм. Меньшая токсичность Искусственные суставы, корни зубов и сердечные клапаны
Бережно для кожи Превосходный контроль против аллергии на металлы Часы, шнурки
Водородная окклюзия Проявление в сплаве на основе Ti-Fe Питатели газообразного водорода
Короткий период половинной радиоактивности Период полураспада короче, чем у железа, никеля и хрома Сосуды для захоронения и хранения радиоактивных отходов
Негорючие Допущен как негорючий материал (Авторизованный №НМ-8596) Строительные материалы
Имидж высокого класса Используется как кожух для фотоаппаратов высокого класса и персональных компьютеров Корпуса фотоаппаратов и персональных компьютеров высокого класса
Превосходные конструктивные свойства Возможна окраска катодно-окислительной обработкой Памятники

Сравнение трубок из титана, никелевого сплава, алюминия и нержавеющей стали

В различных отраслях промышленности используются такие металлы, как титан, никель и алюминий, или трубы из нержавеющей стали для высокопроизводительных применений.Каждый из этих вариантов имеет свои уникальные свойства и преимущества. В этой записи блога мы рассмотрим эти разные материалы и разберем преимущества каждого из них.

Титановые трубки Титановые трубки

хорошо подходят для аэрокосмической, автомобильной и военной / оборонной промышленности, где требуются как вес, так и прочность. Хотя титановые трубки имеют значительно меньшую плотность, чем сталь, никель и медь, они прочные и жесткие по сравнению с другими сплавами.

Титановые сплавы устойчивы к коррозии, химическим воздействиям и высокой температуре. Фактически, термостойкость титана позволяет ему выдерживать температуры 600 градусов и более. Титан известен своей отличной свариваемостью, хорошей технологичностью и эффективностью в сложных промышленных применениях.

Никелевые трубки

Никелевые трубки термостойкие и довольно прочные. Это делает его особенно полезным в условиях экстремальных температур, например, в нефтегазовой, аэрокосмической, химической / нефтехимической, биотехнологической, здравоохранительной и пищевой промышленности.

Никелевые сплавы используются в различных областях промышленности. Никелевые трубы могут выдерживать чрезвычайно высокие температуры, имеют более низкую скорость окисления и коррозии под напряжением, а также низкую скорость теплового расширения.

Алюминиевая трубка

Алюминиевые трубки отличаются легкостью, отличным соотношением прочности и веса и универсальностью. Его превосходная коррозионная стойкость и теплопроводность делают его очень подходящим для сложных условий окружающей среды.

Трубки из нержавеющей стали

Трубы из нержавеющей стали используются во многих сферах и конструкционных целях благодаря своей термостойкости и коррозионной стойкости, великолепной свариваемости и обрабатываемости, а также эстетическому виду.

Обратитесь к производителю стальных труб сегодня

Salem Tube - производитель стальных труб со штаб-квартирой в Гринвилле, штат Пенсильвания. Мы предлагаем полностью интегрированные решения для трубопроводов для сложных проектов, критических приложений и особых запросов клиентов. В наш портфель входят все материалы, от углеродистой стали до титана, но наша основная специализация - это трубы из нержавеющей стали и сплавы с высоким содержанием никеля. Являясь частью Tubacex Group, мы являемся мировым производителем нержавеющей стали, производящим высококачественную продукцию прямо здесь, в Соединенных Штатах.Если вы хотите узнать больше о наших трубах, листах, стержнях, трубах, змеевиках и пластинах, свяжитесь с нами сегодня по телефону 724-646-4301, чтобы получить расценки.

Повышение температуры титанового сплава ведет к увеличению прочности

Заглядывание внутрь титанового сплава позволило исследователям Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) манипулировать выравниванием атомов и разработать самый прочный титановый сплав из когда-либо созданных. Они считают, что новый материал может быть использован для производства более легких и дешевых компонентов автомобилей и приведет к разработке других высокопрочных сплавов.

Титан почти вдвое легче стали, используемой для производства транспортных средств, и при смешивании с другими металлами приобретает превосходные прочностные свойства. Современные методы смешивания титана с другими металлами разрабатывались в течение 50 лет, но создание надежных, хорошо перемешанных и малодефектных сплавов, таких как обычный Ti-185, является дорогостоящим и энергоемким процессом.

Шесть лет назад исследователи PNNL разработали смесь Ti-185, которая отличается очень высокой прочностью и бездефектной. С тех пор этот процесс используется одним из разработчиков Advanced Materials (ADMA), коммерческим партнером, который продает современные материалы для аэрокосмической и других отраслей.Но команда хотела сделать сплав еще крепче.

«Мы обнаружили, что если вы сначала подвергнете его термообработке при более высокой температуре перед этапом низкотемпературной термообработки, вы сможете создать титановый сплав на 10-15 процентов прочнее любого коммерческого титанового сплава, имеющегося в настоящее время на рынке, и что он примерно вдвое больше. прочность стали », - сказал Арун Деварадж, ученый-материаловед из PNNL.

Электронный микроскоп использовался, чтобы заглянуть внутрь сплава в масштабе сотен нанометров, после чего последовало более пристальное изучение расположения отдельных атомов с помощью системы томографии атомного зонда.Исследователи обнаружили, что области осадка микронных и наноразмерных размеров были созданы в результате оптимизированного теплового процесса (известного как альфа-фаза в матрице, называемой бета-фазой), каждая из которых имеет высокие концентрации определенных элементов.

«Атомы алюминия и титана предпочитали находиться внутри наноразмерных выделений альфа-фазы, тогда как ванадий и железо предпочитали переходить в бета-матричную фазу», - сказал Деварадж. Сообщается, что обработка этих областей до температур 1450 ° F (788 ° C) привела к уникальной иерархической наноструктуре.

Измерения прочности показывают, что новый сплав, называемый иерархическим наноструктурированным Ti-185 (HNS Ti-185), имеет предел прочности на растяжение почти 1700 мегапаскалей - примерно вдвое больше, чем у стали, используемой в автомобилестроении. Сообщается, что процесс производства нового сплава требует примерно половины времени по сравнению с обычными методами и использует относительно дешевый порошок гидрида титана.

«Теперь, когда мы понимаем, что происходит и почему этот сплав имеет такую ​​высокую прочность, исследователи полагают, что они могут модифицировать другие сплавы, намеренно создавая микроструктуры, похожие на микроструктуры Ti185», - сказал Деварадж.

В Nature Communications опубликована статья в открытом доступе. Видео ниже представляет собой обзор исследования.

Источник: PNNL

Более пристальный взгляд на более прочный титан

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *