Bearbeitung von Titanmaterial in der Luft- und Raumfahrt Ausrüstungsteilen verwendet
Schlüsselwörter: Titan-Motorwerkstoff, Teile für Flugzeugausrüstung aus Titan, Bearbeitung von Teilen aus Titanlegierungen, Hochtemperatur-Titanlegierung, Ti-6242S, BT36, Ti60
Titanlegierung hat die Vorteile einer hohen spezifischen Festigkeit, einer guten Korrosionsbeständigkeit und einer hohen Temperaturbeständigkeit. Titanlegierungen haben sich seit den 1950er Jahren in der Luft- und Raumfahrtindustrie rasant entwickelt. Titanlegierung ist eines der Hauptbaumaterialien moderner Flugzeuge und Triebwerke, die das Gewicht des Flugzeugs verringern und die strukturelle Effizienz verbessern können. Der Anteil von Titan an Flugzeugwerkstoffen: 7% für Passagierflugzeuge Boeing 777, 10,3% für Transportflugzeuge C-17, 8% für Jäger F-4, 25,8% für F-15 und 39% für F-22.
Titanlegierung hat die Vorteile einer hohen spezifischen Festigkeit, einer guten Korrosionsbeständigkeit und einer hohen Temperaturbeständigkeit. Titanlegierungen haben sich seit den 1950er Jahren in der Luft- und Raumfahrtindustrie rasant entwickelt. Titanlegierung ist eines der Hauptbaumaterialien moderner Flugzeuge und Triebwerke, die das Gewicht des Flugzeugs verringern und die strukturelle Effizienz verbessern können. Der Anteil von Titan an Flugzeugwerkstoffen: 7% für Passagierflugzeuge Boeing 777, 10,3% für Transportflugzeuge C-17, 8% für Jäger F-4, 25,8% für F-15 und 39% für F-22.
Die Entwicklung von Hochleistungs-Flugtriebwerken treibt die Entwicklung von Hochtemperatur-Titanlegierungen voran, und die Verwendungstemperatur von Titanlegierungen steigt allmählich an. Seit den 1950er Jahren wird es durch eine Ti-6Al-4V-Legierung bei 350 ° C dargestellt. Nach der Entwicklung von IMI679 und IMI829 wurde es auf 600 ° C aufgerüstet, dargestellt durch die IMI834-Legierung. Derzeit gehören Ti-6242S, Ti-1100 in den USA, IMI834 in Großbritannien, BT36 in Russland und Ti-60 in China zu den fortschrittlichen Hochtemperatur-Titanlegierungen der Welt. Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzung und Leistungsmerkmale der wichtigsten Hochtemperatur-Titanlegierung bei 600 ° C.
Tabelle 2: Leistungsmerkmale typischer Hochtemperatur-Titanlegierungen
Ti-6242S (Ti-6Al-2 Sn-4Zr-2Mo-0,1Si) Titan in den 1960er Jahren in den Vereinigten Staaten entwickelt, um die Bedürfnisse von Hochtemperatur-Titan-Legierung zu erfüllen Leistung zu verbessern. Insbesondere Fast-Alpha-Titanlegierungen wurden entwickelt, um die Anforderungen von Strahltriebwerken zu erfüllen. Die maximale Anwendungstemperatur der Legierung beträgt 540 ° C und die Raumtemperatur σ b = 930 MPa. Es zeichnet sich durch eine gute Kombination aus Festigkeit, Kriechfestigkeit, Zähigkeit und thermischer Stabilität aus. Und hat gute schweißleistung, vor allem für gasturbinentriebwerk teile, motor struktur teile, flugzeug körper hot end teile.
BT36 (Ti-6.2A1-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5,0W-0.15Si) ist eine Titanlegierung, in Russland erfolgreich entwickelt, eine Temperatur von 600-650 ° C. Zu der Legierung wurden 5% W und etwa 0,1% Y gegeben. Die Zugabe von W hat einen signifikanten Effekt auf die Erhöhung der Wärmefestigkeit der Legierung. Durch Zugabe einer kleinen Menge Y kann die Korngröße der Legierung deutlich verfeinert und die Plastizität und Wärmestabilität der Legierung verbessert werden.
Ti60-Legierung (Ti-5,8Al-4,8Sn-2OZr-1,0Mo-0,35Si-0,85Nd). Die 600 ° C-Hochtemperatur-Titanlegierung wurde auf Basis der Ti55-Legierung vom Institut für Metallforschung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Baoji Nonferrous Metals Processing Plant entwickelt. Ein Merkmal der Ti60-Legierung ist die Zugabe von 1% Nd (Massenanteil) zur Legierung. Eine an Nd, Sn und O reiche Seltenerdphase wird durch interne Oxidation gebildet, um den Sauerstoffgehalt in der Matrix zu verringern. Daher spielt es eine Rolle bei der Reinigung der Matrix und der Verbesserung der thermischen Stabilität der Legierung. An Ti60-Legierungen wurden semi-industrielle Pilotversuche (einschließlich Gesenkschmieden von Kompressorscheiben) und umfassende Leistungsmessungen durchgeführt.
Entsprechend dem Forschungsstand im In- und Ausland ist der zukünftige Entwicklungstrend von Hochtemperatur-Titanlegierungen:
(1) Entwicklung einer neuen Hochtemperatur-Titanlegierung von 600 ° C oder höher. Es kann die Zusammensetzung bestehender Hochtemperatur-Titanlegierungen anpassen, die Verarbeitungstechnologie verbessern oder neue Hochtemperatur-Titanlegierungen entwickeln, um die Verwendungstemperatur von Hochtemperatur-Titanlegierungen zu verbessern.
(2) Die Rolle von Seltenerdelementen in Hochtemperatur-Titanlegierungen muss noch weiter untersucht werden. Die in China entwickelte Hochtemperatur-Titanlegierung mit Seltenerdelementen hat eine Temperatur von 600 ° C erreicht und weist eine gute Leistung auf. Der Mechanismus von Seltenerdelementen in Legierungen muss jedoch weiter untersucht werden, um eine theoretische Grundlage für die Entwicklung von Hochtemperatur-Titanlegierungen zu schaffen, die Seltenerdelemente enthalten.
(3) Die Legierung entwickelt sich in Richtung der Mehrstärkenverfestigung. Die Optimierung der Legierungszusammensetzung wird immer wichtiger: Das Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si (RE) -System besteht hauptsächlich aus einer α-nahen Titanlegierung, das Si-Element ist ein unverzichtbares Element in einer Hochtemperatur-Titanlegierung.
