α+β титановый сплав

α+β титановый сплав

Титановый сплав α+β представляет собой тип титанового сплава, находящийся между α- и β-типами, содержащий как элементы, стабилизирующие α-фазу (например, алюминий и олово), так и элементы, стабилизирующие β-фазу (например, молибден, ванадий, хром, железо, марганец и т. д.). Микроструктуру этого типа сплава можно корректировать посредством термической обработки таким образом, чтобы он обладал как хорошей коррозионной стойкостью и термической стабильностью сплавов α-типа, так и высокой прочностью и хорошими технологическими свойствами сплавов β-типа.

Прочность после термообработки примерно на 50–100 % выше, чем в состоянии отжига; он обладает высокой жаропрочностью и может работать в течение длительного времени при температуре 400–500 ℃, а его термическая стабильность уступает только α-титановому сплаву.

Характеристики α+β титанового сплава делают его широко используемым в аэрокосмической, судостроительной, химической промышленности, медицине, спортивном оборудовании и других областях. Основные характеристики включают в себя:

• Более высокая удельная прочность (соотношение прочности и плотности)

• Отличная устойчивость к усталости

• Хорошая пластичность и обрабатываемость

• Регулировка свойств путем термической обработки

• Отличная коррозионная стойкость, особенно в морской воде и кислых средах

• Хорошая свариваемость

• Относительно низкая вязкость разрушения (по сравнению с чистыми бета-сплавами)

• Может сохранять хорошую прочность в условиях высоких температур (но ниже, чем у α-сплава)

Типичные ингредиенты

Легирующими элементами α+β-титанового сплава в основном являются:

• α-фаза стабилизирующие элементы : Al (алюминий), Sn (олово)

• Элементы, стабилизирующие β-фазу : Mo (молибден), V (ванадий), Cr (хром), Fe (железо), Mn (марганец), Zr (цирконий) и т. д.

Термическая обработка и микроструктура

Свойства α+β титанового сплава можно регулировать различными методами термической обработки, в частности:

1. Обработка раствором + старение

• Улучшить прочность сплава

• Способствует дисперсии и выделению β-фазы и улучшает прочность

2. Отжиг

• Снять стресс при обработке и улучшить пластичность

• Улучшенная стойкость к окислению и ползучести

3. Двойной отжиг

• Отрегулируйте микроструктуру с помощью различных температурных стадий для улучшения усталостных характеристик

Микроструктура : Обычно представляет собой двухфазную структуру α+β, в которой α-фаза обычно имеет равноосную структуру, а β-фаза распределена вокруг α-фазы или в сетчатой структуре. Соотношение и морфологию α/β-фазы можно изменять с помощью термической обработки для оптимизации механических свойств.

Механические свойства

Механические свойства α+β титановых сплавов изменяются в зависимости от различных методов термической обработки. Ниже приведены типичные механические свойства Ti-6Al-4V:

Области применения

α+β титановый сплав широко применяется в:

• Авиация и космонавтика : конструкции фюзеляжа самолета, компоненты двигателя (например, лопатки турбины, диски вентилятора)

• Судостроительная промышленность : прочный корпус подводной лодки, гребной вал

• Автомобильная промышленность : шатуны и системы подвески для гоночных и высокопроизводительных автомобилей.

• Медицинские изделия : искусственные суставы, ортопедические имплантаты

• Спортивные товары : клюшки для гольфа, стойки для велосипедов

• Химическое оборудование : коррозионно-стойкие теплообменники, насосы и клапаны

Типичное введение сплава

1. Ti-6Al-4V (TC4)

• Самый распространенный α+β титановый сплав

• Хорошая прочность, пластичность, коррозионная стойкость и свариваемость

• Широко используется в аэрокосмической, медицинской, химической промышленности и т. д.

2. Ti-6Al-6V-2Sn

• Более высокая прочность для условий высоких нагрузок

• Однако пластичность немного плохая, и он не подходит для слишком сложной обработки.

3. Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo

• Лучшая прочность при высоких температурах и сопротивление ползучести

• Подходит для авиационных двигателей и деталей, работающих в условиях высоких температур.

Производительность обработки

Технологические характеристики титанового сплава α+β относительно хорошие, но следует отметить:

• Резка : Из-за плохой теплопроводности титанового сплава во время обработки легко образуются наросты на кромке и износ инструмента. Рекомендуется использовать твердосплавные инструменты с покрытием и применять параметры резки с низкой скоростью и высокой скоростью подачи.

• Характеристики сварки : хорошие, можно использовать сварку TIG, электронно-лучевую сварку, лазерную сварку и другие процессы, но их необходимо выполнять в среде инертного газа для предотвращения окисления.

• Горячая формовка : подходит для горячей ковки и горячей прокатки, но температура строго контролируется и обычно составляет 750–950 ℃.

Сравнение с другими титановыми сплавами

Подвести итог

Титановый сплав α+β является наиболее широко используемым типом титанового сплава, сочетающим в себе прочность, коррозионную стойкость, обрабатываемость и возможность регулирования термической обработки, в частности, сплав Ti-6Al-4V стал промышленным стандартом. Идеально подходит для применений, требующих высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и свариваемости.