Il titanio è un nuovo tipo di metallo. Le prestazioni del titanio sono legate al contenuto di impurità come carbonio, azoto, idrogeno e ossigeno. Il contenuto di impurità di ioduro di titanio più puro non supera 0. 1%, ma la sua forza è bassa e la sua plasticità è alta. Le proprietà del titanio puro industriale al 99,5% sono: densità ρ=4. 5g / cm3, punto di fusione 1725 gradi C, conduttività termica λ=15. 24W / (mk), resistenza alla trazione σb=539 MPA, elongation {{11}=25%, Elastic Modulo e=1. 078 × 105mpa, durezza HB195.
La densità della lega di titanio è generalmente di circa 4,51 g / cm3, che è solo il 60% dell'acciaio. La densità del titanio puro è vicina a quella dell'acciaio ordinario. Alcune leghe di titanio ad alta resistenza superano la forza di molti acciai strutturali in lega. Pertanto, la resistenza specifica (resistenza / densità) della lega di titanio è molto maggiore di quella di altri materiali strutturali metallici. Vedi la tabella 7-1, che può produrre parti con alta resistenza all'unità, buona rigidità e peso leggero. I componenti del motore aeronautico, lo scheletro, la pelle, i dispositivi di fissaggio e gli attrezzi di atterraggio sono tutti realizzati in lega di titanio.
Alta intensità di calore
La temperatura operativa è di diverse centinaia di gradi superiore a quella delle leghe di alluminio e la resistenza richiesta può essere mantenuta a temperature moderate. I due tipi di leghe di titanio possono funzionare a lungo a lungo a una temperatura da 450 a 500 gradi C. I due tipi di leghe di titanio sono ancora molto elevati nell'intervallo da 150 a 500 gradi C. Forza specifica, mentre la forza specifica della lega di alluminio è significativamente diminuita a una lega di alluminio in base a 200 gradi.
Buona resistenza alla corrosione
La lega di titanio funziona in atmosfera umida e mezzo di acqua di mare e la sua resistenza alla corrosione è molto meglio di quella dell'acciaio inossidabile. È particolarmente resistente alla corrosione di vaiolazione, acido e stress; Oggetti organici come alcali, cloruro e cloro, acido nitrico e acido solforico ecc. hanno un'eccellente resistenza alla corrosione. Tuttavia, il titanio ha una scarsa resistenza alla riduzione dei mezzi di ossigeno e del cromo.
Buone prestazioni a bassa temperatura
Le leghe di titanio possono mantenere le loro proprietà meccaniche a temperature basse e ultra-basse. Le proprietà a bassa temperatura, le leghe di titanio con elementi interstiziali molto bassi, come TA7, possono ancora mantenere un certo grado di plasticità a -253 grado C. Pertanto, la lega di titanio è anche un importante materiale strutturale a bassa temperatura.
Elevata attività chimica
Il titanio ha una grande attività chimica e produce una forte reazione chimica con O, N, H, CO, CO, CO, CO2, vapore acqueo, ammoniaca, ecc. Quando il contenuto di carbonio è maggiore di 0. 2%, il tic duro si formerà nella lega di titanio; A temperature più elevate, formerà anche uno strato di superficie di stagno duro quando interagisce con N; A 6 0 0 grado C o superiore, il titanio assorbe l'ossigeno per formare uno strato indurito con alta durezza; L'aumento del contenuto di idrogeno costituirà anche uno strato fragile. Lo strato superficiale duro e fragile prodotto dall'assorbimento del gas può raggiungere una profondità da 0,1 a 0,15 mm e un grado di indurimento dal 20% al 30%. Il titanio ha anche una grande affinità chimica ed è soggetto ad aderire alle superfici di attrito.
Bassa conducibilità termica
La conduttività termica del titanio è di 15,24 W/(MK) è di circa 1/4 di nichel, 1/5 di ferro, 1/14 di alluminio e la conducibilità termica di varie leghe di titanio è inferiore di circa il 50% rispetto a quella del titanio. Il modulo elastico della lega di titanio è di circa 1/2 di quello dell'acciaio, quindi la sua rigidità è scarsa ed è facile da deformarsi. Non è adatto a creare aste sottili e parti a parete sottile. Il backback della superficie lavorata durante il taglio è grande, circa 2-3 volte, causando grave attrito, adesione e abrasione sul fianco dello strumento.
Utilizzo
- La lega di titanio ha un'alta resistenza e una piccola densità, buone proprietà meccaniche, buona tenacità e resistenza alla corrosione. Inoltre, la lega di titanio ha scarse prestazioni di processo ed è difficile da tagliare. Nella lavorazione a caldo, è molto facile assorbire impurità come idrogeno, azoto, azoto e carbonio. Vi è anche una scarsa resistenza all'abrasione e complicati processi di produzione. La produzione industriale di titanio iniziò nel 1948. Lo sviluppo dell'industria aeronautica ha fatto crescere l'industria del titanio a un tasso di crescita medio annuo di circa l'8%. La produzione annuale mondiale di materiali trasformati in lega di titanio ha raggiunto più di 40, 000 tonnellate, con quasi 30 tipi di voti in lega di titanio. Le leghe di titanio più utilizzate sono ti -6 al -4 V (TC4), ti -5 al -2. 5Sn (ta7) e titanio puro industriale (Ta1, Ta2 e Ta3).
- Le leghe di titanio sono utilizzate principalmente per realizzare parti del compressore del motore di aeromobili, seguite da missili, missili e parti strutturali di aeromobili ad alta velocità. A metà -1960 s, il titanio e le sue leghe sono stati utilizzati nell'industria generale per produrre elettrodi per l'industria elettrolitica, condensatori per le centrali elettriche, riscaldatori per la raffinazione e la desalinizzazione del petrolio e i dispositivi di controllo dell'inquinamento ambientale. Il titanio e le sue leghe sono diventate un materiale strutturale resistente alla corrosione. Viene anche utilizzato nella produzione di materiali di accumulo di idrogeno e leghe di memoria a forma.
- La Cina iniziò la ricerca sulle leghe di titanio e titanio nel 1956; La produzione industriale di materiali in titanio è iniziata a metà -1960 S e sviluppo in leghe TB2.
- La lega di titanio è un nuovo importante materiale strutturale utilizzato nel settore aerospaziale. La sua gravità, la resistenza e la temperatura operativa specifiche sono tra alluminio e acciaio, ma è più forte dell'alluminio e dell'acciaio e ha un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare e alle prestazioni della temperatura ultra bassa. Nel 1950, gli Stati Uniti usarono per la prima volta il bombardiere F -84 come componente non carico come lo scudo di calore della fusoliera posteriore, il deflettore dell'aria e il coperchio della coda. Negli anni '60, l'uso di leghe di titanio si è spostata dalla fusoliera posteriore alla fusoliera centrale e ha parzialmente sostituito l'acciaio strutturale per produrre paratie, travi, lembi e altri importanti componenti portanti. L'uso di leghe di titanio negli aerei militari è aumentato rapidamente, raggiungendo il 20% al 25% del peso della struttura dell'aeromobile. Dagli anni '70, gli aerei civili hanno iniziato a utilizzare una grande quantità di leghe di titanio. Ad esempio, l'aereo Boeing 747 passeggeri utilizza oltre 3640 kg di titanio. Il titanio per aeromobili con numeri Mach superiori a 2,5 viene utilizzato principalmente per sostituire l'acciaio per ridurre il peso strutturale. Per un altro esempio, gli aerei da ricognizione ad alta velocità Sr -71 USA (con un numero di Mach volante di 3 e un altitudine volante di 26212 metri), titanio rappresenta il 93% del peso della struttura dell'aeromobile ed è noto come un aereo "all-titanio". Quando il rapporto di spinta dei motori aerodinamici viene aumentato da 4 a 6 a 8 a 10 e la temperatura di uscita del compressore viene corrispondente di conseguenza da 200 a 300 gradi C a 500 a 600 gradi C, devono essere utilizzati i dischi compressori a bassa pressione originali e le lame in alluminio. Passa alle leghe di titanio o usa leghe di titanio invece di acciaio inossidabile per produrre dischi e pale del compressore ad alta pressione per ridurre il peso strutturale. Negli anni '70, la quantità di lega di titanio utilizzata nei motori aerodinamica ha generalmente rappresentato il 20% al 30% del peso totale della struttura. È stato utilizzato principalmente per produrre componenti del compressore, come ventilatori di titanio forgiati, dischi e pale del compressore, involucri di compressore in titanio fuso e custodia per intermediari, alloggi per cuscinetti, ecc. I veicoli spaziali utilizzano principalmente la resistenza specifica, la resistenza alla corrosione della corrosione e la corrosione delle misure di corrosi. I satelliti della terra artificiale, i moduli lunari, i veicoli spaziali con equipaggio e le navette spaziali usano anche saldature in lega di titanio.