מהם סוגי סגסוגות טיטניום? הסבר מפורט על סוגי סגסוגות טיטניום

ביקום העצום של חומרי מתכת, סגסוגת טיטניום בולטת בקסמה הייחודי. יש לו לא רק גוף קל, אלא גם בעל יתרונות מרובים כמו חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בטמפרטורה גבוהה, מה שהופך לחומר הכרחי וחשוב בתחום התעשייה המודרני. אז מה הם סוגי סגסוגות טיטניום? היום, תנו לנו להיכנס לעולם של סגסוגות טיטניום ולחקור את הקסם המגוון שלה.

1. סגסוגת טיטניום בטמפרטורה גבוהה Ti-6Al-4V
סגסוגת הטיטניום הראשונה בטמפרטורה גבוהה שפותחה בהצלחה בעולם היא Ti-6Al-4V, עם טמפרטורת שירות של 300-350 מעלות. לאחר מכן, פותחו סגסוגות כגון IMI550 ו-BT3-1 עם טמפרטורת שירות של 400 מעלות ו-IMI679, IMI685, Ti-6246, Ti{10}} עם טמפרטורת שירות של 450~500 מעלות. אחרי עוד אחד. נכון לעכשיו, סגסוגות טיטניום חדשות בטמפרטורה גבוהה ששימשו בהצלחה במנועי מטוסים כוללות סגסוגות IMI829 ו-IMI834 בבריטניה; סגסוגת Ti-1100 בארצות הברית; סגסוגות BT18Y ו-BT36 ברוסיה וכו'. בשנים האחרונות, מדינות זרות לקחו את טכנולוגיית ההתמצקות המהירה/מתכת אבקת וחומרים מרוכבים מחוזקים בסיבים או חלקיקים כדי לפתח סגסוגות טיטניום ככיוון הפיתוח של סגסוגות טיטניום בטמפרטורה גבוהה, כך שהשימוש ניתן להגדיל את הטמפרטורה של סגסוגות טיטניום למעל 650 מעלות. מקדונל דאגלס מארצות הברית פיתחה בהצלחה סגסוגת טיטניום בטוהר גבוה וצפיפות גבוהה תוך שימוש בטכנולוגיית מיצוק מהיר/מתכת אבקה. החוזק שלו ב-760 מעלות שווה ערך לחוזק של סגסוגות טיטניום המשמשות כיום בטמפרטורת החדר.

2. סגסוגות טיטניום על בסיס תרכובות אלומיניום טיטניום
בהשוואה לסגסוגות טיטניום כלליות, היתרונות של תרכובות אלומיניום טיטניום המבוססות על תרכובות בין-מתכתיות של נתרן Ti3Al (2) ו-TiAl () הן ביצועים טובים בטמפרטורות גבוהות (טמפרטורות השימוש הן 816 ו-982 מעלות בהתאמה), עמידות חמצון חזקה, עמידות טובה לזחילה משקל קל (הצפיפות היא רק 1/2 מסגסוגות בטמפרטורה גבוהה על בסיס ניקל). יתרונות אלו הופכים אותו לחומר תחרותי עבור מנועי תעופה עתידיים וחלקי מבנה של מטוסים. נכון לעכשיו, החלו שתי סגסוגות טיטניום על בסיס Ti3Al, Ti-21Nb-14Al ו-Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo, ייצור המוני בארצות הברית. סגסוגות טיטניום אחרות המבוססות על Ti3Al שפותחו בשנים האחרונות כוללות Ti-24Al-11Nb, Ti25Al-17Nb-1Mo ו-Ti-25Al{{27} }Nb-3V-1מו. טווח ההרכב של סגסוגות טיטניום מבוססות TiAl ( ) הוא TAL-(1-10)M (at.%), כאשר M הוא לפחות אלמנט אחד מבין v, Cr, Mn, Nb, Mn, Mo ו-W. לאחרונה, סגסוגות טיטניום מבוססות TiAl3- החלו למשוך תשומת לב, כגון סגסוגת Ti-65Al-10Ni.

3. סגסוגת טיטניום בעלת חוזק גבוה וקשיחות גבוהה
סגסוגת טיטניום מסוג - פותחה לראשונה על ידי Crucible בארצות הברית באמצע ה-1950. B120סגסוגת VCA (Ti-13v-11Cr-3Al). סגסוגת טיטניום מסוג בעלת תכונות עיבוד טובות בחום ובקור, היא קלה לזיוף, ניתנת לגלגול ולרתך ויכולה להשיג תכונות מכניות גבוהות, עמידות סביבתית טובה ושילוב טוב של חוזק וקשיחות שבר באמצעות טיפול הזדקנות פתרון מוצק. סגסוגות הטיטניום החדשות המייצגות חוזק גבוה וקשיחות גבוהה הן כדלקמן: Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), בעל ביצועים זהים למבנה בעל חוזק גבוה 30CrMnSiA פלדה בשימוש נפוץ בחלקי מבנה של מטוסים ובעלת ביצועי חישול מצוינים; Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), בעל ביצועי עבודה קרים טובים יותר מטיטניום טהור תעשייתי, וחוזק המתיחה בטמפרטורת החדר לאחר היישון יכול להגיע יותר מ-1000MPa; 21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0}.2Si), שהוא סוג חדש של סגסוגת טיטניום עמידה לחמצון, בעלת חוזק גבוה במיוחד שפותחה על ידי חטיבת Timet של חברת מתכת הטיטניום האמריקאית, בעלת עמידות טובה לחמצון טובה, ביצועי עיבוד חמים וקרים מצוינים, ניתנת להכנת נייר כסף בעובי של 0.064 מ"מ; SP-700 (Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe) סגסוגת טיטניום שפותחה בהצלחה על ידי Nippon Steel Tube Co., Ltd. (NKK) בעל חוזק גבוה, התארכות סופר-פלסטיקית של עד 2000%, וטמפרטורת יצירת סופר-פלסטיק נמוכה ב-140 מעלות מ-Ti-6Al-4V, שיכול להחליף את Ti-6Al-4 סגסוגת V לייצור רכיבי תעופה וחלל שונים באמצעות טכנולוגיית יצירת-דיפוזיה סופר-פלסטית (SPF/DB); ל-BT-22 (TI-5v-5Mo-1Cr-5Al) שפותחה על ידי רוסיה יש חוזק מתיחה של יותר מ-1105MPA.

4. סגסוגת טיטניום מעכבת בעירה
לסגסוגות טיטניום קונבנציונליות יש נטייה לשרוף אלקנים בתנאים מסוימים, מה שמגביל מאוד את היישום שלהם. בתגובה למצב זה, מדינות שונות פתחו במחקר על סגסוגות טיטניום מעכבות בעירה והשיגו פריצות דרך מסוימות. לסגסוגת C (הידועה גם בשם T) שפותחה על ידי מדינת צ'יאנג יש הרכב נומינלי של 50Ti-35v-15Cr (שבר מסה). זוהי סגסוגת טיטניום מעכבת בעירה שאינה רגישה לבעירה רציפה ושימשה במנועי F119. BTT-1 ו-BTT-3 הן סגסוגות טיטניום מעכבות בעירה שפותחו על ידי רוסיה. שתיהן סגסוגות Ti-Cu-Al עם ביצועי תהליך דפורמציה תרמית טובים מאוד וניתן להשתמש בהן לייצור חלקים מורכבים.

5. סגסוגות טיטניום רפואיות
טיטניום אינו רעיל, קל, בעל חוזק גבוה ובעל תאימות ביולוגית מעולה. זהו חומר מתכת רפואי אידיאלי וניתן להשתמש בו כשתל לגוף האדם. נכון לעכשיו, Ti-6Al-4v עדיין נמצא בשימוש נרחב בתחום הרפואי. סגסוגת ELI. עם זאת, האחרון יזרז כמות קטנה מאוד של יוני ונדיום ואלומיניום, מה שמפחית את יכולת הסתגלות התא שלו ועלול לגרום נזק לגוף האדם. נושא זה משך זמן רב תשומת לב נרחבת בקהילה הרפואית. כבר באמצע ה-1980, החלה ארצות הברית לפתח סגסוגות טיטניום ללא אלומיניום, ללא ונדיום, תואמות ביולוגיות לאורטופדיה. גם יפן, בריטניה ומדינות אחרות עשו מחקר רב בתחום זה ועשו התקדמות חדשה. לדוגמה, יפן פיתחה סדרה של + סגסוגות טיטניום עם תאימות ביולוגית מעולה, כולל Ti-15Zr-4Nb_4ta{{10}}.2Pd, Ti -15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N, Ti-15Sn-4Nb-2 Ta-0.2Pd ו-Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20. חוזק הקורוזיה, חוזק העייפות ועמידותם בפני קורוזיה של סגסוגות אלו טובים יותר מאלו של Ti-6Al-4v ELI. בהשוואה לסגסוגת + טיטניום, לסגסוגת טיטניום חוזק גבוה יותר, ביצועי חיתוך וקשיחות טובים יותר, והיא מתאימה יותר להשתלה בגוף האדם. בארצות הברית הומלצו חמש סגסוגות טיטניום לתחום הרפואי, כלומר TMZFTM (TI-12Mo-^Zr-2Fe), Ti-13Nb-13Zr , Timetal 21SRx (TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si), Tiadyne 1610 (Ti-16Nb-9.5Hf) ו-Ti{{51 }}מו. ההערכה היא שבעתיד הקרוב, סוג זה של סגסוגת טיטניום עם חוזק גבוה, מודול אלסטי נמוך, יכולת צורה מעולה ועמידות בפני קורוזיה עשוי להחליף את סגסוגת Ti-6Al-4V בשימוש נרחב כיום התחום הרפואי. סגסוגת ELI.

עם התקדמות מתמשכת של המדע והטכנולוגיה והפיתוח המתמשך של התעשייה, סיכויי היישום של סגסוגות טיטניום יהפכו רחבים יותר ויותר. מצד אחד, המחקר על סגסוגות טיטניום ימשיך להעמיק, וסגסוגות טיטניום חדשות יפותחו נוספות כדי לענות על הצרכים של תחומים שונים. מצד שני, טכנולוגיית הייצור של סגסוגות טיטניום תמשיך להשתפר, לשפר את יעילות הייצור, להפחית עלויות ולקדם את הפופולריות והיישום של סגסוגות טיטניום.