Κράματα τιτανίουπαρουσιάζουν διαφορετικές ιδιότητες με βάση τη σύνθεση και τη δομή τους. Το τιτάνιο έχει δύο κρυσταλλικές δομές: -τιτάνιο, με εξαγωνικό πλέγμα κάτω από 882 μοίρες, και -τιτάνιο, με κυβική δομή με κέντρο πάνω από 882 μοίρες. Με την προσθήκη κατάλληλων στοιχείων κράματος, η περιεκτικότητα σε φάση και οι θερμοκρασίες μετάπτωσης μπορούν να τροποποιηθούν για να ληφθούν διάφοροι τύποι κράματος τιτανίου. Σε θερμοκρασία δωματίου, τα κράματα τιτανίου μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες.
1. Κράμα τιτανίου: Αυτό το μονοφασικό κράμα αποτελείται από στερεό διάλυμα φάσης. Διατηρεί τη δομή φάσης του τόσο σε κανονικές όσο και σε υψηλές θερμοκρασίες. Το κράμα τιτανίου παρουσιάζει σταθερή οργάνωση, χαμηλότερη αντοχή στη φθορά σε σύγκριση με το καθαρό τιτάνιο και εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση. Αν και διατηρεί τη δύναμή του και την αντίσταση ερπυσμού μεταξύ 500-600 μοιρών, δεν μπορεί να ενισχυθεί με θερμική επεξεργασία. Η αντοχή σε θερμοκρασία δωματίου του κράματος τιτανίου δεν είναι ιδιαίτερα υψηλή.
2. Βήτα κράμα τιτανίου: Αυτό το μονοφασικό κράμα αποτελείται από στερεό διάλυμα φάσης. Διαθέτει υψηλή αντοχή ακόμη και χωρίς θερμική επεξεργασία. Επιπλέον, το κράμα μπορεί να ενισχυθεί περαιτέρω μέσω διαδικασιών όπως το σβήσιμο και η γήρανση. Η αντοχή σε εφελκυσμό του κράματος βήτα τιτανίου σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να φτάσει τα 1372-1666 MPa.
3. Αλφα-βήτα κράμα τιτανίου: Αυτό το κράμα διπλής όψης παρουσιάζει εξαιρετική συνολική απόδοση, συμπεριλαμβανομένης της καλής οργανωτικής σταθερότητας, της σκληρότητας, της πλαστικότητας και των ιδιοτήτων παραμόρφωσης σε υψηλή θερμοκρασία. Είναι κατάλληλο για επεξεργασία με θερμή πίεση, σβήσιμο και παλαίωση για ενίσχυση της αντοχής του. Το θερμικά επεξεργασμένο κράμα άλφα-βήτα τιτανίου παρουσιάζει 50-100% αύξηση της αντοχής σε σύγκριση με την κατάσταση ανόπτησης. Μπορεί να αντέξει τη μακροχρόνια λειτουργία σε θερμοκρασίες 400-500 βαθμών και παρουσιάζει αξιοσημείωτη θερμική σταθερότητα, δεύτερο μόνο μετά το κράμα άλφα τιτανίου.
Μεταξύ αυτών των τριών τύπων κραμάτων τιτανίου, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είναι το κράμα τιτανίου και το κράμα άλφα-βήτα τιτανίου. Από πλευράς μηχανικής επεξεργασίας, το κράμα τιτανίου προσφέρει καλύτερες επιδόσεις, ακολουθούμενο από το κράμα τιτανίου άλφα-βήτα, ενώ το βήτα κράμα τιτανίου υστερεί. Οι αντίστοιχοι κωδικοί για αυτά τα κράματα είναι TA για το κράμα τιτανίου, TB για το βήτα κράμα τιτανίου και TC για το κράμα α-βήτα τιτανίου.
Χαρακτηριστικά απόδοσης κραμάτων τιτανίου:
1. Υψηλή αντοχή: Τα κράματα τιτανίου έχουν πυκνότητα περίπου 4,51 g/cm³, που είναι μόνο το 60% του χάλυβα. Ορισμένα κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής ξεπερνούν την αντοχή πολλών κραματοποιημένων δομικών χάλυβων. Κατά συνέπεια, η ειδική αντοχή (αντοχή/πυκνότητα) των κραμάτων τιτανίου υπερβαίνει αυτή άλλων μεταλλικών δομικών υλικών. Αυτά τα κράματα είναι ιδανικά για την κατασκευή ελαφρών εξαρτημάτων με υψηλή αντοχή και ακαμψία, όπως εξαρτήματα κινητήρων αεροσκαφών, σκελετοί, δέρματα, συνδετήρες και όργανα προσγείωσης.
2. Υψηλή θερμική αντοχή: Τα κράματα τιτανίου μπορούν να αντέξουν υψηλότερες θερμοκρασίες σε σύγκριση με τα κράματα αλουμινίου. Μπορούν να διατηρήσουν την απαιτούμενη αντοχή τους ακόμη και σε μεσαίες θερμοκρασίες και να παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή μεταξύ 150-500 βαθμών . Αντίθετα, τα κράματα αλουμινίου παρουσιάζουν σημαντική μείωση αντοχής στους 150 βαθμούς. Το εύρος θερμοκρασίας εργασίας των κραμάτων τιτανίου εκτείνεται έως και 500 βαθμούς, ενώ τα κράματα αλουμινίου περιορίζονται σε θερμοκρασίες κάτω από 200 βαθμούς.
3. Εξαιρετική αντίσταση στη διάβρωση: Τα κράματα τιτανίου έχουν ανώτερη αντοχή στη διάβρωση σε υγρές ατμόσφαιρες και θαλασσινό νερό, ξεπερνώντας τις επιδόσεις από τον ανοξείδωτο χάλυβα. Παρουσιάζουν στιβαρή αντοχή στη διάβρωση με κοιλότητες, στην όξινη διάβρωση και στη διάβρωση λόγω καταπόνησης. Τα κράματα τιτανίου επιδεικνύουν επίσης εξαιρετική αντοχή σε αλκάλια, χλωρίδια, οργανικές ουσίες χλωρίου, νιτρικό οξύ, θειικό οξύ κ.λπ. Ωστόσο, παρουσιάζουν χαμηλή αντοχή στη διάβρωση σε περιβάλλοντα αναγωγής που περιέχουν οξυγόνο και άλατα χρωμίου.
4. Καλή απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία: Τα κράματα τιτανίου διατηρούν τις μηχανικές τους ιδιότητες ακόμη και σε χαμηλές και εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Λόγω του χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής τους, ορισμένα κράματα τιτανίου, όπως το TA7, διατηρούν έναν βαθμό πλαστικότητας ακόμη και σε -253 βαθμό . Έτσι, τα κράματα τιτανίου είναι ζωτικής σημασίας δομικά υλικά για εφαρμογές σε χαμηλές θερμοκρασίες.
5. Σημαντική χημική δράση: Το τιτάνιο παρουσιάζει υψηλή χημική δράση, αντιδρώντας έντονα με ατμοσφαιρικά στοιχεία όπως οξυγόνο, άζωτο, υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμούς και αμμωνία. Για παράδειγμα, όταν η περιεκτικότητα σε άνθρακα υπερβαίνει το 0,2%, σχηματίζονται σκληρά καρβίδια τιτανίου (TiC) μέσα στο κράμα. Ομοίως, σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η αντίδραση με το άζωτο οδηγεί στο σχηματισμό επιφανειακών στρωμάτων σκληρού νιτριδίου τιτανίου (TiN). Το τιτάνιο απορροφά εύκολα οξυγόνο πάνω από 600 βαθμούς, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός σκληρυμένου στρώματος. Επιπλέον, η αυξημένη περιεκτικότητα σε υδρογόνο μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός εύθραυστου στρώματος. Αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να προκαλέσουν φαινόμενα πρόσφυσης με τις επιφάνειες τριβής.
6. Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και ελαστικότητα: Το τιτάνιο έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (περίπου 15,24 W/(m·K)). Η θερμική του αγωγιμότητα είναι περίπου το 1/4 του νικελίου, το 1/5 του σιδήρου και το 1/14 του αλουμινίου. Τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν ακόμη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με το καθαρό τιτάνιο.
Επικοινωνία:
Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας. Ώρες λειτουργίας: 8:30 π.μ. έως 17:30 μ.μ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ:zhangjixia@bjygti.com
