Charakterystyka i procesy obróbki cieplnej prętów tytanowych i prętów ze stopów tytanu

Strona główna > Wiedza > Charakterystyka i procesy obróbki cieplnej prętów tytanowych i prętów ze stopów tytanu

Tytan jest bardzo stabilny na powietrzu w temperaturze pokojowej. Po podgrzaniu do temperatury 400-550°C na powierzchni tworzy się mocny film tlenkowy, który chroni ją przed dalszym utlenianiem. Tytan ma silną zdolność pochłaniania tlenu, azotu i wodoru. Gazy te są bardzo szkodliwymi zanieczyszczeniami metalicznego tytanu. Nawet bardzo mała ilość (0.01% ~ 0.005%) może poważnie wpłynąć na jego właściwości mechaniczne.


Spośród związków tytanu najbardziej praktyczną wartość ma dwutlenek tytanu (TiO2). Ti02 jest obojętny dla organizmu ludzkiego i nietoksyczny. Posiada szereg doskonałych właściwości optycznych. Ti02 jest nieprzezroczysty i ma wysoki połysk i białość, wysoki współczynnik załamania światła i siłę rozpraszania, dużą siłę krycia i dobrą dyspersję. Wytwarzany pigment to biały proszek, powszechnie znany jako biel tytanowa, który jest szeroko stosowany. Wygląd pręta tytanowego jest bardzo podobny do stali, a jego gęstość wynosi 4.51 g/cm3, co stanowi niecałe 60% stali. Jest to pierwiastek metalowy o najniższej gęstości spośród metali ogniotrwałych. Właściwości mechaniczne tytanu, powszechnie znane jako właściwości mechaniczne, są ściśle związane z czystością. Tytan o wysokiej czystości ma doskonałe właściwości skrawania, dobre wydłużenie i zmniejszenie powierzchni, ale jego wytrzymałość jest niska i nie nadaje się do stosowania jako materiały konstrukcyjne. Czysty tytan przemysłowy zawiera umiarkowaną ilość zanieczyszczeń, ma wysoką wytrzymałość i plastyczność, nadaje się do wytwarzania materiałów konstrukcyjnych.


Stopy tytanu dzielą się na niską wytrzymałość i wysoką plastyczność, średnią wytrzymałość i wysoką wytrzymałość, w zakresie od 200 (niska wytrzymałość) do 1300 (wysoka wytrzymałość) MPa, ale ogólnie stopy tytanu można uznać za stopy o wysokiej wytrzymałości. Są mocniejsze niż stopy aluminium, które są uważane za średnio wytrzymałe i mogą całkowicie zastąpić niektóre rodzaje stali pod względem wytrzymałości. W porównaniu z gwałtownym spadkiem wytrzymałości stopów aluminium w temperaturach powyżej 150°C, niektóre stopy tytanu mogą nadal utrzymywać dobrą wytrzymałość w temperaturze 600°C.


Gęsty metaliczny tytan jest wysoko ceniony w przemyśle lotniczym ze względu na swoją lekkość, wyższą wytrzymałość niż stop aluminium i zdolność do utrzymywania wyższej wytrzymałości niż aluminium w wysokich temperaturach. Z uwagi na fakt, że gęstość tytanu stanowi 57% stali, jego wytrzymałość właściwa (stosunek wytrzymałości do masy lub stosunek wytrzymałości do gęstości nazywany jest wytrzymałością właściwą) jest wysoka, a jego właściwości antykorozyjne, przeciwutleniające i przeciwzmęczeniowe są duże. 3/4 stopów tytanu wykorzystuje się jako materiały konstrukcyjne reprezentowane przez stopy konstrukcyjne w przemyśle lotniczym, a 1/4 stosuje się głównie jako stopy odporne na korozję. Stop tytanu ma wysoką wytrzymałość i niską gęstość, dobre właściwości mechaniczne, dobrą wytrzymałość i odporność na korozję. Ponadto stopy tytanu mają słabą wydajność procesu i są trudne w obróbce. Podczas obróbki termicznej z łatwością absorbują zanieczyszczenia takie jak wodór, tlen, azot i węgiel. Ma również słabą odporność na zużycie i złożony proces produkcyjny. Przemysłową produkcję tytanu rozpoczęto w 1948 roku. Potrzeba rozwoju przemysłu lotniczego spowodowała, że ​​przemysł tytanu rozwijał się w średniorocznym tempie wzrostu około 8%. Obecnie światowa roczna produkcja materiałów do obróbki stopów tytanu osiągnęła ponad 40,000 30 ton i obejmuje prawie 6 rodzajów stopów tytanu. Najszerzej stosowanymi stopami tytanu są Ti-4Al-4V (TC5), Ti-2.5Al-7Sn (TA1) i czysty tytan przemysłowy (TA2, TA3 i TAXNUMX).


Istnieją trzy procesy obróbki cieplnej prętów tytanowych i prętów ze stopów tytanu:


1. Obróbka roztworem stałym i starzenie: Celem jest poprawa jego wytrzymałości. Stopu alfa tytanu i stabilnego stopu tytanu beta nie można wzmacniać ani poddawać obróbce cieplnej, a jedynie wyżarzać podczas produkcji. Stopy tytanu α+β i metastabilne stopy tytanu β zawierające niewielką ilość fazy α można dodatkowo wzmacniać poprzez obróbkę roztworem stałym i starzenie.


2. Wyżarzanie odprężające: Celem jest wyeliminowanie lub zmniejszenie naprężeń szczątkowych powstających podczas obróbki. Zapobiegaj atakom chemicznym i zmniejszaj deformacje w niektórych środowiskach korozyjnych.


3. Wyżarzanie całkowite: Celem jest uzyskanie dobrej wytrzymałości, poprawa wydajności przetwarzania, ułatwienie ponownego przetwarzania oraz poprawa stabilności wymiarowej i strukturalnej.