¿Qué es la aleación de titanio de alta temperatura?
Temperatura altaaleación de titanio, también conocida como aleación de titanio resistente al calor, puede funcionar a altas temperaturas durante mucho tiempo. Tiene alta resistencia, buena resistencia a la fluencia y estabilidad térmica a temperatura de servicio. Tiene buena resistencia a la fatiga tanto a temperatura ambiente como a alta temperatura, y buena plasticidad a temperatura ambiente.
Aleaciones de titanio con diferentes temperaturas de servicio.
En 1954, Estados Unidos desarrolló la aleación Ti-6AI-4V, la primera aleación de titanio de alta temperatura con características de fase +, que se puede utilizar a 300 ~ 350 grados y se ha utilizado en naves espaciales. como la nave espacial Apollo, el misil Atlas y el satélite Ranger. Sin embargo, la aleación Ti-6AI-4V tiene desventajas tales como mala resistencia al calor, templabilidad insatisfactoria, rendimiento de trabajo en frío deficiente y proceso de preparación complejo. Las aleaciones casi de titanio tienen tanto la excelente resistencia a la fluencia de las aleaciones como la alta resistencia de las aleaciones +. Se han desarrollado varias aleaciones de titanio de alta temperatura reforzadas con soluciones sólidas añadiendo una variedad de elementos de aleación a casi aleaciones. Agregar elementos como A1, Sn y Zr para aumentar la temperatura de recristalización de las aleaciones de titanio, y agregar elementos como Mo, W, Nb, Fe y Cr para aumentar la resistencia a altas temperaturas de las aleaciones de titanio. La resistencia a altas temperaturas de las aleaciones de titanio mejora significativamente mediante la formación de fases compuestas y multifásicas, y la temperatura máxima de funcionamiento aumenta de 350 grados a 600 grados. La tabla 3-15 muestra aleaciones de titanio típicas con diferentes temperaturas de servicio.
Tabla 3-15
La figura 3-56 muestra piezas de aleación de titanio utilizadas en motores en el Reino Unido y mi país. Las piezas del compresor del motor Rolls-Royce 593 están hechas casi todas de titanio. Como se muestra en la Figura 3-56 (a), los discos de baja y alta presión están hechos de aleación IMI550. Mi país también utiliza una variedad de aleaciones de titanio en motores a reacción. Como se muestra en la Figura 3-56 (b), el rotor del compresor de alta presión está hecho de aleación TC11.
Figura 3-56 Piezas de aleación de titanio para motores
En los últimos años, la mayoría de las aleaciones de titanio de alta temperatura de 600 grados que se han puesto en uso o se están desarrollando en varios países se desarrollan a partir de aleaciones de Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Si, que son casi de tipo alto. aleaciones de titanio de alta temperatura. Se añaden elementos como Sn, Zr, Mo y Si a la aleación de titanio para aprovechar al máximo el efecto fortalecedor de la solución sólida del A|. La tabla 3-16 enumera la composición nominal y las propiedades de las aleaciones de titanio típicas de alta temperatura que pueden soportar temperaturas de 600 grados o más.
Grados de aleaciones de titanio para altas temperaturas en varios países Listas de la tabla 3-16
Se puede ver que las aleaciones de titanio de alta temperatura que pueden soportar 600 grados contienen una cierta cantidad de elementos estabilizadores fuertes A1, elementos neutros Sn y Zr, y una pequeña cantidad (<4%) of B-stabilizing elements. Al is the most important alloying element in high-temperature titanium alloys. However, in order to prevent the precipitation of Ti;AI (α2) phase and make the alloy embrittled, the aluminum equivalent is usually controlled below 8%. The addition of Sn and Zr can improve the creep resistance of Ti-Al alloys without reducing the plasticity. A small amount of α-stabilizing elements can slow down the formation of α, phase and improve the process plasticity of the alloy. Among them, Mo is the most commonly used B-stabilizing element in high-temperature titanium alloys. After adding a small amount of Mo (<1%), the alloy has good high-temperature creep performance and thermal stability. Mo can also strengthen the B phase in high-temperature titanium alloys. Si is one of the important elements to improve the thermal strength of titanium alloys. High-temperature titanium alloys usually contain 0.1%~0.5% Si, which can greatly improve the high-temperature creep resistance of the alloy.
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