Титан и его сплавы

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см³. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680 °С. Наличие примесей сильно влияет на свойства. Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %, предел прочности составляет 650 МПа, а относительное удлинение – 20 %.

При температуре 882 °С титан претерпевает полиморфное превращение, α – титан с гексагональной решеткой переходит в β – титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения. Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана показано на рисунке 21.1.

Рисунок 21.1 - Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

- сочетание высокой прочности (σ_E = 800…1000 МПа) с хорошей пластичностью (δ = 12…25%);

- малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

- хорошая жаропрочность, до 600…700^oС;

- высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

Однородные титановые сплавы, не подверженные старению, используют в криогенных установках до гелиевых температур.

Элементы, повышающие температуру превращения, способствуют стабилизации α— твердого раствора и называются α–стабилизаторами, это – алюминий, кислород, азот, углерод.

Элементы, понижающие температуру превращения, способствуют стабилизации β– твердого раствора и называются β– стабилизаторами, это – молибден, ванадий, хром, железо.

Кроме α– и β–стабилизаторов различают нейтральные упрочнители: олово, цирконий, гафний.

В соответствии с влиянием легирующих элементов титановые сплавы при нормальной температуре могут иметь структуру α или α + β.

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Области применения титановых сплавов:

- авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);

- химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);

- оборудование для обработки ядерного топлива;

- морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);

- криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253^oС).

Дата добавления: 2013-12-13