Propiedades del titanio
Alta resistencia: 1.3 veces de aleación de aluminio, 1.6 veces de aleación de magnesio, 3.5 veces de acero inoxidable, el campeón de los materiales metálicos.
Alta resistencia térmica: la temperatura de uso es varios cientos de grados más altos que la aleación de aluminio, y puede funcionar durante mucho tiempo a una temperatura de 450 ~ 500 grados C.
Buena resistencia a la corrosión: resistencia al ácido, resistencia al álcali, resistencia a la corrosión atmosférica, corrosión de picadura, resistencia a la corrosión del estrés es particularmente fuerte.
Buen rendimiento de baja temperatura: la aleación de titanio TA7 con elementos de muy bajo espacio puede mantener una cierta plasticidad en -253 Grado C.
Alta actividad química: alta actividad química a alta temperatura, reaccionan fácilmente con impurezas de gases como hidrógeno y oxígeno en el aire para generar una capa endurecida.
La conductividad térmica es pequeña, el módulo elástico es pequeño: la conductividad térmica es de aproximadamente 1/4 de níquel, 1/5 de hierro, 1/14 de aluminio y la conductividad térmica de varias aleaciones de titanio es aproximadamente un 50% menor que la conductividad térmica detitanio. El módulo elástico de la aleación de titanio es aproximadamente 1/2 del acero.
Clasificación y uso de aleaciones de titanio
Las aleaciones de titanio se pueden dividir en: aleaciones resistentes al calor, aleaciones de alta resistencia, aleaciones resistentes a la corrosión (titanio-molibdeno, aleaciones de titanio-paladio, etc.), aleaciones de baja temperatura y aleaciones funcionales especiales (materiales de almacenamiento de hidrógeno de titanio y aleaciones de memoria de titanio-níquel).
Aunque la historia del titanio y sus aleaciones no es larga, ha ganado varios títulos honorables debido a sus propiedades extraordinarias. Primero ganó el título de "Space Metal". Es liviano, resistente a la temperatura fuerte y alta, especialmente adecuada para la fabricación de aviones y diversas naves espaciales. Alrededor de las tres cuartas partes de las aleaciones de titanio y titanio del mundo se utilizan en la industria aeroespacial. Muchas partes originalmente hechas de aleación de aluminio se han convertido en aleación de titanio.
Aplicaciones aeroespaciales de aleaciones de titanio
La aleación de titanio se usa principalmente en materiales de fabricación de aviones y motores, como ventiladores de titanio forjados, discos y cuchillas de compresor, cubiertas de motor, dispositivos de escape y otras partes del marco de la viga del avión y otro marco estructural. La nave espacial utiliza principalmente la alta resistencia específica, la resistencia a la corrosión y la baja resistencia a la temperatura de la aleación de titanio para fabricar varios recipientes a presión, tanques de combustible, sujetadores, correas de instrumentos, marcos y conchas de cohetes. Los satélites de tierra artificial, los módulos lunares, la nave espacial tripulada y los transbordadores espaciales también usan soldaduras de placa de aleación de titanio.
En 1950, los Estados Unidos usaron por primera vez el escudo de calor del fuselaje trasero, la campana de viento, la campana de la cola y otros componentes no agitadores en el f -84} bombardero de combate. Desde la década de 1960, el uso de aleación de titanio se ha movido del fuselaje trasero al fuselaje medio, reemplazando parcialmente el acero estructural para fabricar componentes importantes de carga, como marcos espaciadores, vigas y diapositivas de aleta. Desde la década de 1970, los aviones civiles comenzaron a usar una gran cantidad de aleaciones de titanio, como el avión de pasajeros Boeing 747 con más de 3640 kilogramos de titanio que representan el 28% del peso de la aeronave. Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento, una gran cantidad de aleaciones de titanio también se usan en cohetes, satélites y naves espaciales.
Cuanto más avanzado sea el avión, más titanio usa. La aleación de titanio utilizada por la f -14 Un luchador en los Estados Unidos representa aproximadamente el 25% del peso de la aeronave; 25.8 por ciento para f -15 a luchadores; El avión de combate de cuarta generación de los Estados Unidos utiliza un 41% de titanio, y su motor F119 usa 39% de titanio, que actualmente es la mayor cantidad de aviones de titanio.
La razón por la cual las aleaciones de titanio se usan ampliamente en la aviación
La velocidad máxima de los aviones modernos ha alcanzado 2.7 veces la velocidad del sonido. Volar a velocidades supersónicas que rápidamente haría que el avión se frote contra el aire y genere mucho calor. Cuando la velocidad del vuelo alcanza 2.2 veces la velocidad del sonido, la aleación de aluminio no puede soportar. Resistente a la temperatura altaaleaciones de titaniodebe usarse.
Cuando la relación de peso de empuje del motor Aero aumenta de 4 a 6 a 8 a 10, y la temperatura de salida del compresor se incrementa correspondientemente de 200 a 300 grados C a 500 a 600 grados C, el disco de compresor de baja presión original y la cuchilla hecha de aluminio deben cambiarse a la aleación de titanio.
En los últimos años, los científicos han hecho un nuevo progreso en el estudio de las propiedades de aleación de titanio. La aleación de titanio original compuesta de titanio, aluminio y vanadio tiene una temperatura de trabajo máxima de 550 grados C ~ 600 grados C, y la aleación de titanuro de aluminio recién desarrollada (TIAT) tiene una temperatura de trabajo máxima de 1040 grados C. C.
El uso de aleación de titanio en lugar de acero inoxidable para hacer discos y cuchillas de compresor de alta presión puede reducir el peso de la estructura. Por cada reducción de peso del 10 por ciento, el avión ahorra un 4 por ciento en combustible. Para los cohetes, cada 1 kg de reducción de peso puede aumentar el rango de 15 km.
Análisis de características de mecanizado de aleación de titanio
En primer lugar, la conductividad térmica de la aleación de titanio es baja, solo 1/4 de acero, 1/13 de aluminio y 1/25 de cobre. Debido a la lenta disipación del calor de la zona de corte, que no conduce al equilibrio de calor, en el proceso de corte, la disipación de calor y el efecto de enfriamiento es muy pobre, fácil de formar una temperatura alta en la zona de corte, y la deformación y el rebote de las piezas después del procesamiento son grandes, lo que resulta en el aumento del torque de la herramienta de corte, el desgaste de vanguardia rápida y la durabilidad reducida.
En segundo lugar, la conductividad térmica de la aleación de titanio es baja, por lo que la acumulación de calor de corte en el área pequeña cerca de la herramienta de corte no es fácil de distribuir, la fricción de la superficie de la herramienta frontal aumenta, no es fácil eliminar las chips, el calor de corte no es fácil de distribuir y el desgaste de la herramienta se acelera. Finalmente, la actividad química de la aleación de titanio es alta, y es fácil reaccionar con el material de la herramienta a alta temperatura, formando disolución y difusión, lo que resulta en el fenómeno de pegar, quemar y romper el cuchillo.
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