Aplicații ale aliajelor de titan

Aliajul de titan are rezistență ridicată și densitate scăzută, proprietăți mecanice bune, duritate bună și rezistență la coroziune. În plus, aliajele de titan au proprietăți de prelucrare slabe și sunt greu de tăiat. La lucru la cald, este foarte ușor să absorbiți impurități precum hidrogenul, oxigenul, azotul și carbonul. Există, de asemenea, rezistență slabă la uzură și proces de producție complex. Producția industrială de titan a început în 1948. Dezvoltarea industriei aviației impune ca industria titanului să crească cu o rată medie anuală de aproximativ 8%. Producția anuală de materiale de prelucrare a aliajelor de titan în lume a ajuns la peste 40000 de tone, cu aproape 30 de grade de aliaje de titan. Cele mai utilizate aliaje de titan sunt Ti-6Al{-4V (TC4), Ti{-5Al{-2.5Sn (TA7) și titanul pur industrial (TA1, TA2). , și TA3).
Aliajul de titan este utilizat în principal pentru fabricarea componentelor compresoarelor pentru motoare de avioane, urmate de componente structurale pentru rachete, rachete și avioane de mare viteză. La mijlocul-1960sului, titanul și aliajele sale erau utilizate pe scară largă în industriile generale, cum ar fi fabricarea de electrozi în industria electrolizei, condensatoare în centrale electrice, încălzitoare pentru rafinarea petrolului și desalinizarea apei de mare și dispozitive de control al poluării mediului. Titanul și aliajele sale au devenit un material structural rezistent la coroziune. În plus, este utilizat și pentru producerea de materiale de stocare a hidrogenului și aliaje cu memorie de formă.
China a început cercetările privind titanul și aliajele de titan în 1956; La mijlocul-1960s-ului, a început producția industrială de materiale de titan și a fost dezvoltat aliajul TB2.
Aliajul de titan este un nou material structural important folosit în industria spațială a aviației. Greutatea sa specifică, rezistența și temperatura de serviciu sunt între aluminiu și oțel, dar rezistența sa este mai mare decât aluminiul și oțelul și are o rezistență excelentă la coroziune în apă de mare și performanță la temperaturi ultra-scăzute. În 1950, Statele Unite au folosit pentru prima dată componente neportante, cum ar fi panouri izolatoare ale fuzelajului din spate, scuturi de vânt și scuturi de coadă la bombardierele de vânătoare F-84. Începând cu anii 1960, utilizarea aliajului de titan s-a mutat de la fuzelajul din spate la cel din mijloc, înlocuind parțial oțelul de structură pentru a produce componente importante portante, cum ar fi diafragmele, grinzile și glisiere. Utilizarea aliajului de titan în aeronavele militare a crescut rapid, ajungând la 20% până la 25% din greutatea structurală a aeronavei. Începând cu anii 1970, aeronavele civile au început să folosească o cantitate mare de aliaj de titan, cum ar fi aeronava Boeing 747, care utilizează peste 3640 de kilograme de titan. Titanul este utilizat în principal în aeronavele cu numere Mach mai mari de 2,5 pentru a înlocui oțelul și a reduce greutatea structurală. De exemplu, aeronava de recunoaștere de mare viteză SR-71 din SUA (cu un număr Mach de zbor de 3 și o altitudine de zbor de 26212 metri), care reprezintă 93% din greutatea structurală a aeronavei, este cunoscută ca avionul „tot din titan”. Când raportul tracțiune/greutate al unui motor de avion crește de la 4-6 la 8-10, iar temperatura de ieșire a compresorului crește în mod corespunzător de la 200-300 grade C la 500-600 grade C, discurile și paletele compresorului de joasă presiune realizate inițial din aluminiu trebuie înlocuite cu aliaj de titan, sau aliajul de titan trebuie utilizat pentru a înlocui oțelul inoxidabil pentru a produce discuri și palete de compresor de înaltă presiune, pentru a reduce greutatea structurală. În anii 1970, cantitatea de aliaj de titan folosită în motoarele de aviație a reprezentat, în general, 20% până la 30% din greutatea structurală totală, utilizată în principal pentru fabricarea componentelor compresoarelor, cum ar fi ventilatoare forjate din titan, discuri și palete de compresor, carcase de compresor din titan turnat, carcase intermediare, carcase de rulmenți etc. Navele spațiale utilizează în principal rezistența specifică ridicată, rezistența la coroziune și rezistența la temperatură scăzută a aliajului de titan pentru a fabrica diverse recipiente sub presiune, rezervoare de stocare a combustibilului, elemente de fixare, curele de instrumente, cadre și carcase de rachetă. Satelit Pământului Artificial, Modul Lunar