Status pengembangan paduan titanium kekuatan tinggi dan elastisitas tinggi

Status pengembangan paduan titanium kekuatan tinggi dan elastisitas tinggi

Kemampuan deformasi elastis bahan logam dipengaruhi oleh kekuatan luluh dan modulus elastisitas, dan batas elastis (ε0.2) dari garis tarik umumnya kurang dari 1%. Kekuatan paduan titanium tradisional berada di kisaran 400 ~ 1500 MPa sesuai dengan kelas paduan, modulus elastisitas antara 50 ~ 120 GPa, yang jauh lebih rendah dari baja (sekitar 210 GPa), dan kapasitas deformasi elastis sekitar dua kali lipat dari baja. Paduan titanium memiliki kemampuan deformasi elastis yang sangat baik karena kekuatannya yang tinggi dan modulus elastisitas yang rendah, dan banyak digunakan di bidang kedirgantaraan.

Pada 1950-an, Amerika Serikat pertama kali menggunakan baut paduan titanium TI-6AL-4V pada pembom B-52, membuka aplikasi pengencang paduan titanium di bidang kedirgantaraan. Dengan persyaratan kedirgantaraan dan persenjataan yang terus menerus ringan, penerapan paduan titanium yang ringan, berkekuatan tinggi, dan berelastisitas tinggi pada pengencang telah secara bertahap menggantikan baja 30CrMosia tradisional, meningkatkan keamanan dan keandalan peralatan. Saat ini paduan titanium tipe +β dan yang umum digunakan, seperti Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al dan Ti-15Mo-3Al- 2.7Nb-0.3Si ( 21S), dll., kekuatan tarik pada dasarnya adalah level 1000 MPa.

Sejak tahun 1970-an, McDonnell Douglas telah menggunakan TI-13V-11CR-3AL untuk memproduksi pegas pesawat sipil, menggantikan baja pegas dan mengurangi berat hingga 70%. Kemudian, Lockheed, Boeing dan Airbus mulai menggunakan bahan paduan -titanium untuk membuat komponen pegas, seperti kunci roda pendarat, pengembalian hidrolik, dan kontrol pesawat. Paduan khas adalah Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn dan Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), dan modulus elastisitasnya sekitar 104 GPa. Kekuatan tarik adalah 1300 ~ 1450 MPa.

Merek khas yang digunakan di Cina adalah TB2, TB3 dan TB5. Saat ini, paduan titanium tipe +β dan yang digunakan untuk pegas dan pengencang umumnya mengadopsi struktur dua fase +β untuk mendapatkan kekuatan tinggi. Pada saat yang sama, modulus elastisitas (90~120 GPa) juga lebih tinggi, menghasilkan sifat elastis yang lebih rendah. Oleh karena itu, sulit untuk memenuhi persyaratan pesawat canggih untuk bahan berkekuatan tinggi dan elastis tinggi. Sebagai bahan paku keling khusus, paduan Ti-45Nb tipe telah banyak digunakan dalam produk luar angkasa di dalam dan luar negeri. Paduan ini memiliki keunggulan modulus elastisitas yang rendah, plastisitas yang baik, dan kemampuan bentuk kerja dingin yang baik, tetapi kekuatannya, terutama kekuatan luluhnya, rendah, dan kekuatan dan sifat elastisnya kurang cocok.

Sejak tahun 1990-an, untuk mengurangi modulus elastisitas paduan titanium medis, serangkaian paduan titanium tipe metastabil modulus elastisitas rendah telah dikembangkan, seperti Ti-29NB-13Ta-4.6Zr dan Ti-35NB-5Ta-7Zr , dll., untuk mendapatkan sifat elastis yang lebih baik. Namun, paduan titanium ini dikembangkan untuk bidang medis. Kekuatan paduan titanium rendah, dan sulit untuk memenuhi persyaratan kekuatan tinggi dan elastisitas tinggi dari paduan titanium untuk pengencang dan pegas penerbangan. Pada tahun 2003, Toyota Central Research Institute of Japan mengembangkan paduan titanium multi-fungsi (logam karet) dengan sifat komprehensif yang sangat baik. Komposisi tipikalnya adalah ti-23nb -0,7 ta-2zr -1,2 2o (% fraksi atom). Paduan berubah bentuk oleh 90% cold rolling. Kekuatan punggung bisa mencapai 1200 MPa, modulus elastisitas 55 GPa, dan batas elastis bisa mencapai sekitar 2,5%. Ini menunjukkan pencocokan yang sangat baik dari kekuatan tinggi dan elastisitas tinggi. Paduan memiliki elastisitas konstan dalam rentang suhu yang luas.

Paduan tipe- metastabil Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) yang dikembangkan oleh Institute of Metal Materials of the Chinese Academy of Sciences juga menunjukkan sifat elastis yang sangat baik, dengan modulus elastisitas serendah 42 GPa dan regangan elastis sebesar setinggi 3,3%. Setelah perawatan solusi penuaan, ia juga memiliki kekuatan tinggi yang sangat baik dan pencocokan elastisitas tinggi. Logam karet dan TI-2448 adalah perwakilan khas dari paduan titanium kekuatan tinggi dan elastisitas tinggi yang canggih. Ini menunjukkan bahwa paduan titanium dapat mencapai pencocokan kekuatan tinggi dan elastisitas tinggi. Performanya yang luar biasa bergantung pada desain komponen yang cerdik dan teknologi persiapan yang tepat.

Nicole