Ievads tīrā titāna stieņos un titāna sakausējuma stieņu materiālos
Titānam un titāna sakausējumiem ir labas metināšanas, karstā un aukstā spiediena apstrādes un mehāniskās apstrādes īpašības, un tos var pārstrādāt dažādos titāna profilos, titāna stieņos, titāna plāksnēs un titāna caurulēs piegādei.
Titāns ir ideāls konstrukcijas materiāls. Titāna blīvums nav augsts, tikai 4,5 g/m3, kas ir par 43% vieglāks nekā tērauds. Tomēr titāns ir divreiz stiprāks par dzelzi un gandrīz 5 reizes stiprāks par tīru alumīniju. Tam ir zems blīvums un augstas stiprības īpašības. Šī augstas stiprības un zema blīvuma kombinācija liek titāna stieņiem ieņemt ļoti svarīgu vietu tehnoloģijā. Tajā pašā laikā titāna sakausējuma stieņu izturība pret koroziju ir tuvu vai pārsniedz nerūsējošā tērauda izturību, tāpēc to plaši izmanto naftas, ķīmisko vielu, pesticīdu, krāsvielu, papīra ražošanā, vieglajā rūpniecībā, aviācijā, kosmosa izstrādē, okeāna inženierijā un UTC.
Titāna sakausējumiir augsta īpatnējā izturība (stiprības attiecība pret blīvumu). Titāna sakausējuma stieņi un tīra titāna stieņi spēlē neaizvietojamu lomu aviācijā, militārajā rūpniecībā, kuģu būvē, ķīmiskajā rūpniecībā, metalurģijā, mašīnbūvē, medicīnā un citās jomās. Piemēram, pēc termiskās apstrādes sakausējuma, kas sastāv no titāna un alumīnija, hroma, vanādija, molibdēna, mangāna un citiem elementiem, maksimālā stiprība ir 1176.8-1471MPa un īpatnējā stiprība 27-33. Leģētā tērauda īpatnējā stiprība ar tādu pašu stiprību ir tikai 15.5 -19. Titāna sakausējumiem ir ne tikai augsta izturība, bet arī izturīgi pret koroziju, tāpēc tos plaši izmanto kuģu būvē, ķīmiskajās iekārtās, medicīnas iekārtās un citās jomās. Tostarp korozijizturīgos titāna sakausējumus galvenokārt izmanto reaktoros, torņos, autoklāvos, siltummaiņos, sūkņos, vārstos, centrifūgās, caurulēs, veidgabalos, elektrolizatoros u.c. dažādās ļoti kodīgās vidēs. Tomēr titāna sakausējumu augstā cena ierobežo tā pielietojumu.
Dažādu veidu titāna sakausējumu pielietojumi
1. Titāna jodīds, tirdzniecības nosaukums TAD: Tas ir augstas tīrības pakāpes titāns, kas iegūts ar jodēšanas metodi, tāpēc to sauc par titāna jodīdu jeb ķīmiski tīru titānu. Tomēr tas joprojām satur intersticiālus piemaisījumu elementus, piemēram, skābekli, slāpekli un oglekli, kam ir liela ietekme uz tīra titāna mehāniskajām īpašībām. Palielinoties titāna tīrībai, titāna stiprums un cietība ievērojami samazinās; tāpēc to raksturo: laba ķīmiskā stabilitāte, bet zema stiprība. Augstas tīrības pakāpes titāna zemās stiprības dēļ tā izmantošanai kā strukturālajam materiālam ir maza nozīme, tāpēc to reti izmanto rūpniecībā. Pašlaik rūpniecībā plaši tiek izmantoti rūpnieciski tīra titāna stieņi un titāna sakausējuma stieņi.
2. Rūpnieciskais tīrs titāns: Atšķirībā no ķīmiski tīra titāna, rūpnieciskais tīrais titāns satur lielāku daudzumu skābekļa, slāpekļa, oglekļa un dažādu citu piemaisījumu elementu (piemēram, dzelzi, silīciju utt.). Dabā tam ir zems sakausējuma saturs. Titāna sakausējums. Salīdzinot ar ķīmiski tīru titānu, tā izturība ir ievērojami uzlabota, jo tajā ir vairāk piemaisījumu elementu. Tā mehāniskās un ķīmiskās īpašības ir līdzīgas nerūsējošajam tēraudam (bet tomēr mazāk izturīgas nekā titāna sakausējumiem). Rūpnieciskā tīra titāna īpašības ir šādas: zema izturība, bet laba plastiskums, viegli apstrādājams, štancējams un metināms, un tam ir laba apstrādājamība; tam ir laba veiktspēja atmosfērā, jūras ūdenī, mitrā hlorā, oksidējošā, neitrālā un vāji reducējošā vidē. sniegumu. Izturība pret koroziju un oksidācijas izturība ir labāka nekā lielākajai daļai austenīta nerūsējošā tērauda; bet siltuma pretestība ir slikta, un lietošanas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta. Rūpnieciskais tīrais titāns ir sadalīts trīs kategorijās: GR1, GR2 un GR3, pamatojoties uz piemaisījumu saturu. Šo trīs rūpnieciskā tīrā titāna veidu intersticiālie piemaisījumu elementi pakāpeniski palielinās, tāpēc pakāpeniski palielinās arī to mehāniskā izturība un cietība, bet attiecīgi samazinās plastiskums un stingrība. Komerciāli tīrais titāns, ko parasti izmanto rūpniecībā, ir GR2, jo tam ir mērena izturība pret koroziju un visaptverošas mehāniskās īpašības. GR3 var izmantot, ja ir augstas nodilumizturības un izturības prasības. GR1 var izvēlēties, ja nepieciešama labāka formēšanas veiktspēja.
Rūpniecisko tīro titānu galvenokārt izmanto detaļu un korozijizturīgu konstrukciju daļu štancēšanai ar darba temperatūru zem 350 grādiem un zemu spriegumu, bet kam nepieciešama laba plastika, piemēram, gaisa kuģu rāmji, apvalki, dzinēju piederumi utt.; jūras ūdens pret koroziju izturīgas caurules, vārsti un sūkņi kuģiem. un zemūdens spārni, atsāļošanas sistēmas sastāvdaļas; ķīmiskie siltummaiņi, sūkņu korpusi, destilācijas torņi, dzesētāji, maisītāji, tējas, lāpstiņriteņi, stiprinājumi, jonu sūkņi, kompresoru vārsti un dīzeļdzinēju virzuļi, klaņi, plāksnes Huang utt.
3. -titāna sakausējums, zīmolu GR4 titāna stienis, BT5 titāna stienis, GR6 titāna stienis: Šis sakausējuma veids istabas temperatūrā un ekspluatācijas temperatūrā ir vienfāzes stāvoklī, un to nevar stiprināt ar termisko apstrādi (atlaidināšana ir vienīgais termiskās apstrādes veids ). Galvenokārt paļaujas uz cieto šķīdumu stiprināšanu. Telpas temperatūras izturība parasti ir zemāka par -titāna un - -tipa sakausējumiem (bet augstāka nekā rūpnieciski tīram titānam), bet izturība un šļūdes izturība augstā temperatūrā (500-600 grādi) ir visaugstākā starp trim. titāna sakausējumu veidi; Struktūra Tam ir laba stabilitāte, izturība pret oksidēšanu un metināšanas veiktspēja, kā arī laba izturība pret koroziju un griešanas apstrādājamība, taču tā plastiskums ir zems (termoplastiskums joprojām ir labs), un tā štancēšanas veiktspēja istabas temperatūrā ir slikta. Starp tiem GR6 ir visplašāk izmantotais. Tam ir vidēja līdz augsta izturība un pietiekama plastiskums atkausētā stāvoklī. Tam ir laba metināmība, un to var izmantot zem 500 grādiem. Ja intersticiālo piemaisījumu elementu (skābekļa, ūdeņraža, slāpekļa utt.) saturs ir ārkārtīgi zems, tam ir arī laba izturība un visaptverošas mehāniskās īpašības īpaši zemās temperatūrās, padarot to par vienu no izcilajiem īpaši zemas temperatūras sakausējumiem.
GR4 stiepes izturība ir nedaudz augstāka nekā rūpnieciskā tīra titāna stiepes izturība, un to var izmantot kā strukturālu materiālu vidējas stiprības diapazonā. Mūsu valstī galvenokārt izmanto kā metināšanas stiepli. TA5 un BT5 izmanto detaļām un metinājumiem, kas strādā korozīvā vidē, kas ir zemāka par 400 grādiem, piemēram, lidmašīnu apvalkos, rāmja daļās, kompresoru korpusos, asmeņos, kuģu daļās utt. GR6 izmanto konstrukciju daļām un dažādiem kalumiem, kas darbojas 500 grādu leņķī. uz ilgu laiku un var sasniegt 900 grādus īslaicīgai lietošanai. To var izmantot arī īpaši zemas temperatūras (-253 grādi) daļām (piemēram, īpaši zemas temperatūras konteineriem).
4. -titāna sakausējums, zīmols TB2: Galvenie šāda veida sakausējuma sakausējuma elementi ir fāzes stabilizējošie elementi, piemēram, molibdēns, hroms un vanādijs. Normalizācijas un dzēšanas laikā ir viegli saglabāt augstas temperatūras fāzi līdz istabas temperatūrai un iegūt stabilāku fāzes struktūru, tāpēc to sauc par -titāna sakausējumu. -titāna sakausējumu var stiprināt, termiski apstrādājot, tam ir augsta izturība un laba metināšanas veiktspēja un spiediena apstrādes veiktspēja; tomēr tā darbība nav pietiekami stabila, kausēšanas process ir sarežģīts, un tā pielietojums nav tik plaši izplatīts kā -titāna un - -titāna sakausējumi. Detaļas, kuras var izmantot zem 350 grādiem, galvenokārt izmanto dažādu plākšņu štancējumu un metinātu detaļu ražošanai ar vispārēju termisko apstrādi (cietais šķīdums, novecošana); piemēram, kompresora lāpstiņas, diski, vārpstas un citas lieljaudas rotējošas daļas, kā arī gaisa kuģu daļas utt. TB2 sakausējums parasti tiek piegādāts ar šķīdumu apstrādātā stāvoklī un tiek izmantots pēc šķīduma novecošanas.
5. Bieži lietotās pakāpes no titāna stieņiem un titāna sakausējuma titāna stieņiemir BT3-1 titāna stieņi un Ti-662 titāna stieņi: šim sakausējuma veidam istabas temperatūrā ir divfāžu struktūra, tāpēc to sauc par titāna sakausējumu. Tam ir labas visaptverošas mehāniskās īpašības, un lielāko daļu no tām var stiprināt ar termisko apstrādi (bet Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn un TC7 nevar stiprināt ar termisko apstrādi). Tam ir labas kalšanas, štancēšanas un metināšanas īpašības, to var apstrādāt, tam ir augsta izturība istabas temperatūrā un augsta izturība zem 150-500 grādiem. Karstumizturība, daži (piemēram, Ti-2AL-1.5Mn, Ti-4AL-1.5Mn, Ti-5AL-4V , GR5) ir arī laba zemas temperatūras izturība un laba izturība pret jūras ūdens stresa koroziju un karstā sāls stresa koroziju; trūkums ir tas, ka struktūra nav pietiekami stabila.
GR5 ir visplašāk izmantotais šāda veida sakausējums, un GR5 titāna stieņu patēriņš veido aptuveni pusi no esošās titāna sakausējuma ražošanas. Sakausējumam ir ne tikai labas istabas temperatūras, augstas temperatūras un zemas temperatūras mehāniskās īpašības, bet arī lieliska izturība pret koroziju dažādās vidēs. To var arī metināt, karsti formēt, auksti formēt un termiski apstrādāt, lai nostiprinātu; tāpēc to plaši izmanto kosmosa, kuģu būves, ķīmiskās rūpniecības un citās rūpniecības nozarēs. Ti-2AL-1.5Mn un Ti-4AL-1.5Mn var izmantot detaļu, metinātu detaļu, presformu kalumu un liektu detaļu štancēšanai, kas strādā zem 400 grādiem. Abi sakausējumi tiek izmantoti arī kā zemas temperatūras konstrukcijas materiāli. Ti-5AL-4V un GR5 var izmantot kā ilgstošas darba daļas zem 400 grādiem, konstrukcijas moduļus, dažādus konteinerus, sūkņus, kriogēnās sastāvdaļas, kuģu spiediena izturīgus korpusus, tanku kāpurķēdes utt. , ar lielāku izturību nekā Ti-2AL-1.5Mn un Ti-4AL-1.5Mn. BT3-1 var izmantot zem 400 grādiem, un to galvenokārt izmanto kā aviācijas dzinēju konstrukcijas materiālu. TC9 var izmantot, lai ražotu detaļas, kas ilgstoši darbojas zem 560 grādiem, un to galvenokārt izmanto gaisa kuģu reaktīvo dzinēju kompresoru diskiem un lāpstiņām.
Ti-662 var izmantot tādu detaļu ražošanai, kas ilgstoši darbojas zem 450 grādiem, piemēram, lidmašīnas konstrukciju daļas, šasijas, šūnveida savienojumu daļas, raķešu dzinēju korpusus, ieroču konstrukciju daļas utt.
