Einführung in Stäbe aus reinem Titan und Stabmaterialien aus Titanlegierungen
Titan und Titanlegierungen weisen gute Schweiß-, Heiß- und Kaltdruckverarbeitungs- und mechanische Verarbeitungseigenschaften auf und können zur Versorgung zu verschiedenen Titanprofilen, Titanstangen, Titanplatten und Titanrohren verarbeitet werden.
Titan ist ein ideales Strukturmaterial. Die Dichte von Titan ist nicht hoch, nur 4,5 g/m3, was 43 % leichter als Stahl ist. Allerdings ist Titan doppelt so stark wie Eisen und fast fünfmal stärker als reines Aluminium. Es hat eine geringe Dichte und hohe Festigkeitseigenschaften. Durch diese Kombination aus hoher Festigkeit und geringer Dichte nehmen Titanstäbe eine sehr wichtige Position in der Technologie ein. Gleichzeitig liegt die Korrosionsbeständigkeit von Titanlegierungsstäben nahe bei der von Edelstahl oder übertrifft sie sogar und wird daher häufig in den Bereichen Erdöl, Chemikalien, Pestizide, Farbstoffe, Papierherstellung, Leichtindustrie, Luftfahrt, Luft- und Raumfahrtentwicklung, Meerestechnik usw. verwendet USW.
Titanlegierungenhaben eine hohe spezifische Festigkeit (Verhältnis von Festigkeit zu Dichte). Stäbe aus Titanlegierungen und Stäbe aus reinem Titan spielen eine unersetzliche Rolle in der Luftfahrt, der Militärindustrie, dem Schiffbau, der chemischen Industrie, der Metallurgie, dem Maschinenbau, der Medizin und anderen Bereichen. Beispielsweise weist die Legierung aus Titan und Aluminium, Chrom, Vanadium, Molybdän, Mangan und anderen Elementen nach der Wärmebehandlung eine maximale Festigkeit von 1176,8-1471MPa und eine spezifische Festigkeit von 27-33 auf. Die spezifische Festigkeit von legiertem Stahl mit derselben Festigkeit beträgt nur 15.5 -19. Titanlegierungen weisen nicht nur eine hohe Festigkeit auf, sondern sind auch korrosionsbeständig und werden daher häufig im Schiffbau, in chemischen Maschinen, in medizinischen Geräten und in anderen Bereichen eingesetzt. Unter diesen werden korrosionsbeständige Titanlegierungen hauptsächlich in Reaktoren, Türmen, Autoklaven, Wärmetauschern, Pumpen, Ventilen, Zentrifugen, Rohren, Armaturen, Elektrolyseuren usw. in verschiedenen stark korrosiven Umgebungen verwendet. Allerdings schränkt der hohe Preis von Titanlegierungen ihre Einsatzmöglichkeiten ein.
Anwendungen verschiedener Arten von Titanlegierungen
1. Titaniodid, Handelsname TAD: Es handelt sich um hochreines Titan, das durch die Jodierungsmethode gewonnen wird, daher wird es Titaniodid oder chemisch reines Titan genannt. Es enthält jedoch immer noch interstitielle Verunreinigungselemente wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff, die einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von reinem Titan haben. Mit zunehmender Reinheit des Titans nehmen Festigkeit und Härte des Titans deutlich ab; Daher zeichnet es sich aus durch: gute chemische Stabilität, aber geringe Festigkeit. Aufgrund der geringen Festigkeit von hochreinem Titan ist seine Verwendung als Strukturwerkstoff von geringer Bedeutung und wird daher in der Industrie kaum eingesetzt. Derzeit werden in der Industrie häufig industrielle Reintitanstäbe und Titanlegierungsstäbe verwendet.
2. Industrielles reines Titan: Im Gegensatz zu chemisch reinem Titan enthält industrielles Reintitan größere Mengen an Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und einer Vielzahl anderer Verunreinigungselemente (wie Eisen, Silizium usw.). Es weist von Natur aus einen geringen Legierungsgehalt auf. Titanlegierung. Im Vergleich zu chemisch reinem Titan ist seine Festigkeit erheblich verbessert, da es mehr Verunreinigungselemente enthält. Seine mechanischen und chemischen Eigenschaften ähneln denen von Edelstahl (aber immer noch weniger stark als Titanlegierungen). Die Eigenschaften von industriellem Reintitan sind: geringe Festigkeit, aber gute Plastizität, einfache Verarbeitung, Stanzung und Schweißung sowie gute Bearbeitbarkeit; Es weist eine gute Leistung in Atmosphäre, Meerwasser, feuchtem Chlor, oxidierenden, neutralen und schwach reduzierenden Medien auf. Leistung. Die Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit sind besser als bei den meisten austenitischen Edelstählen; aber die Hitzebeständigkeit ist schlecht und die Einsatztemperatur sollte nicht zu hoch sein. Industrielles Reintitan wird basierend auf dem Verunreinigungsgehalt in drei Klassen unterteilt: GR1, GR2 und GR3. Die interstitiellen Verunreinigungselemente dieser drei Arten von industriellem Reintitan nehmen allmählich zu, so dass auch ihre mechanische Festigkeit und Härte allmählich zunehmen, die Plastizität und Zähigkeit jedoch entsprechend abnehmen. Das in der Industrie häufig verwendete kommerziell reine Titan ist GR2 aufgrund seiner mäßigen Korrosionsbeständigkeit und umfassenden mechanischen Eigenschaften. GR3 kann verwendet werden, wenn hohe Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Festigkeit gestellt werden. GR1 kann ausgewählt werden, wenn eine bessere Umformleistung erforderlich ist.
Industrielles Reintitan wird hauptsächlich zum Stanzen von Teilen und korrosionsbeständigen Strukturteilen mit Arbeitstemperaturen unter 350 Grad und geringer Beanspruchung verwendet, die jedoch eine gute Plastizität erfordern, wie z. B. Flugzeugrahmen, Häute, Motorzubehör usw.; Korrosionsbeständige Meerwasserrohre, Ventile und Pumpen für Schiffe. und Tragflügelboote, Komponenten von Entsalzungssystemen; chemische Wärmetauscher, Pumpenkörper, Destillationstürme, Kühler, Rührwerke, T-Stücke, Laufräder, Befestigungselemente, Ionenpumpen, Kompressorventile und Dieselmotorkolben, Pleuel, Platten Huang usw.
3. -Titanlegierung vom Typ, Marken GR4-Titanstab, BT5-Titanstab, GR6-Titanstab: Dieser Legierungstyp befindet sich bei Raumtemperatur und Betriebstemperatur in einem einphasigen Zustand und kann nicht durch Wärmebehandlung verstärkt werden (Glühen ist die einzige Form der Wärmebehandlung). ). Verlässt sich hauptsächlich auf die Verstärkung fester Lösungen. Die Festigkeit bei Raumtemperatur ist im Allgemeinen geringer als bei Titanlegierungen vom Typ - und - - (aber höher als bei industriellem Reintitan), aber die Festigkeit und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen (500-600 Grad) sind die höchsten unter den dreien Arten von Titanlegierungen; Struktur Es verfügt über eine gute Stabilität, Oxidationsbeständigkeit und Schweißleistung sowie eine gute Korrosionsbeständigkeit und Schneidverarbeitbarkeit, aber seine Plastizität ist gering (die Thermoplastizität ist immer noch gut) und seine Stanzleistung bei Raumtemperatur ist schlecht. Unter diesen ist GR6 am weitesten verbreitet. Es weist im geglühten Zustand eine mittlere bis hohe Festigkeit und eine ausreichende Plastizität auf. Es ist gut schweißbar und kann bei Temperaturen unter 500 Grad verwendet werden. Wenn der Gehalt an interstitiellen Verunreinigungselementen (Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff usw.) extrem niedrig ist, weist es auch bei extrem niedrigen Temperaturen eine gute Zähigkeit und umfassende mechanische Eigenschaften auf, was es zu einer der hervorragenden Legierungen für ultraniedrige Temperaturen macht.
Die Zugfestigkeit von GR4 ist etwas höher als die von industriellem Reintitan und kann als Strukturwerkstoff im mittleren Festigkeitsbereich eingesetzt werden. Wird in unserem Land hauptsächlich als Schweißdraht verwendet. TA5 und BT5 werden für Teile und Schweißteile verwendet, die in korrosiven Medien unter 400 Grad arbeiten, wie z. B. Flugzeughäute, Rahmenteile, Kompressorgehäuse, Schaufeln, Schiffsteile usw. GR6 wird für Strukturteile und verschiedene Gesenkschmiedeteile verwendet, die bei 500 Grad arbeiten für eine lange Zeit und kann bei kurzfristigem Gebrauch 900 Grad erreichen. Es kann auch für Teile mit extrem niedrigen Temperaturen (-253 Grad) (z. B. Behälter mit extrem niedrigen Temperaturen) verwendet werden.
4. -Titanlegierung vom Typ, Marke TB2: Die Hauptlegierungselemente dieses Legierungstyps sind -phasenstabilisierende Elemente wie Molybdän, Chrom und Vanadium. Während des Normalisierens und Abschreckens ist es einfach, die Hochtemperaturphase auf Raumtemperatur zu halten und eine stabilere Phasenstruktur zu erhalten, daher spricht man von einer Titanlegierung vom Typ -. -Titanlegierung vom Typ kann durch Wärmebehandlung verstärkt werden, weist eine hohe Festigkeit auf und weist eine gute Schweißleistung und Druckverarbeitungsleistung auf; Allerdings ist seine Leistung nicht stabil genug, der Schmelzprozess ist komplex und seine Anwendung ist nicht so weit verbreitet wie bei Titanlegierungen vom Typ - und - -. Teile, die unter 350 Grad verwendet werden können, werden hauptsächlich zur Herstellung verschiedener Blechstanzteile und Schweißteile mit umfassender Wärmebehandlung (Mischkristall, Alterung) verwendet; wie Kompressorschaufeln, Scheiben, Wellen und andere hochbelastbare rotierende Teile sowie Flugzeugteile usw. . Die TB2-Legierung wird im Allgemeinen in lösungsbehandeltem Zustand geliefert und nach der Lösungsalterung verwendet.
5. Häufig verwendete Sorten von Titanstäben und Titanstäben aus Titanlegierungensind BT3-1-Titanstäbe und Ti-662-Titanstäbe: Diese Art von Legierung weist bei Raumtemperatur eine zweiphasige Struktur auf, daher der Name Titanlegierung. Es verfügt über gute umfassende mechanische Eigenschaften und die meisten davon können durch Wärmebehandlung verstärkt werden (aber Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn usw TC7 kann nicht durch Wärmebehandlung verstärkt werden. Es verfügt über gute Schmiede-, Stanz- und Schweißeigenschaften, kann maschinell bearbeitet werden, weist eine hohe Festigkeit bei Raumtemperatur und eine hohe Festigkeit unter 150-500 Grad auf. Hitzebeständigkeit, einige (z. B. Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn, Ti-5AL-4V , GR5) weisen außerdem eine gute Tieftemperaturzähigkeit und eine gute Beständigkeit gegen Spannungskorrosion durch Meerwasser und Spannungskorrosion durch heiße Salze auf; Der Nachteil besteht darin, dass die Struktur nicht stabil genug ist.
GR5 ist die am häufigsten verwendete Legierung dieser Art, und der Verbrauch von GR5-Titanstäben macht etwa die Hälfte der bestehenden Titanlegierungsproduktion aus. Die Legierung weist nicht nur gute mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur, hoher Temperatur und niedriger Temperatur auf, sondern weist auch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in einer Vielzahl von Medien auf. Es kann auch geschweißt, warmgeformt, kaltgeformt und zur Festigkeit wärmebehandelt werden; Daher wird es häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau, in der chemischen Industrie und in anderen Industriezweigen eingesetzt. Ti-2AL-1.5Mn und Ti-4AL-1.5Mn können zum Stanzen von Teilen, Schweißteilen, Gesenkschmiedeteilen und gebogenen Teilen verwendet werden, die bei Temperaturen unter 400 Grad bearbeitet werden. Beide Legierungen werden auch als Tieftemperatur-Strukturwerkstoffe verwendet. Ti-5AL-4V und GR5 können als Langzeitarbeitsteile unter 400 Grad, Strukturmodule, verschiedene Behälter, Pumpen, kryogene Komponenten, druckfeste Schiffshüllen, Panzerketten usw. verwendet werden. , mit höherer Festigkeit als Ti-2AL-1.5Mn und Ti-4AL-1.5Mn. BT3-1 kann unter 400 Grad verwendet werden und wird hauptsächlich als Strukturmaterial für Flugzeugtriebwerke verwendet. TC9 kann zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die längere Zeit unter 560 Grad betrieben werden, und wird hauptsächlich für Kompressorscheiben und Schaufeln von Flugzeugtriebwerken verwendet.
Ti-662 kann zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die längere Zeit unter 450 Grad betrieben werden, wie z. B. Flugzeugstrukturteile, Fahrwerke, Wabenverbindungsteile, Raketentriebwerksgehäuse, Waffenstrukturteile usw.
