La aplicación de las aleaciones de titanio depende de las características del titanio y las aleaciones de titanio y de los requisitos de los productos. En resumen, las características del titanio y sus aleaciones son las siguientes [1 ~ 4].
①El titanio tiene baja densidad y alta resistencia específica. La densidad del titanio es de 4510 kg/m 3, que se sitúa entre el aluminio (2700 kg/m 3) y el hierro (7600 kg/m 3). La resistencia específica de la aleación de titanio es mayor que la de la aleación de aluminio y el acero.
(2) Las aleaciones de titanio tienen un amplio rango de temperaturas de trabajo. Las aleaciones de titanio de baja temperatura aún pueden mantener una buena plasticidad a -253 °C, mientras que la temperatura de trabajo de las aleaciones de titanio resistentes al calor puede alcanzar aproximadamente 550 °C. C. La resistencia es significativamente mayor que la de la aleación de aluminio y la aleación de magnesio. Si se supera el problema de la contaminación oxidativa por encima de 550 °C, se puede aumentar aún más su temperatura de funcionamiento.
(3) El titanio y las aleaciones de titanio también tienen una excelente resistencia a la corrosión, especialmente en agua de mar y ambientes atmosféricos marinos, lo que les otorga una gran ventaja competitiva cuando se utilizan en barcos e hidroaviones. Es muy estable en diversas concentraciones; de ácido nítrico y ácido crómico, y reacciona lentamente cuando aumenta la temperatura. Además, la resistencia a la corrosión del titanio puro en soluciones alcalinas y en la mayoría de los ácidos y compuestos orgánicos también es muy alta y el excelente rendimiento frente a la corrosión del titanio es que no causa corrosión residencial ni corrosión intergranular y, en general, causa corrosión uniforme.
(4) El titanio tiene una alta actividad química y es susceptible a la contaminación por hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Es difícil de fundir y procesar y tiene altos costos de producción.
⑤La conductividad térmica es pobre (el hierro es solo 1/5, el aluminio es solo 1/3), el coeficiente de fricción es grande (0,42) y la resistencia al desgaste también es pobre. Por lo tanto, durante el corte, es fácil aumentar la temperatura de la pieza de trabajo y de la herramienta, provocando que la herramienta se atasque y reduciendo la vida útil de la herramienta, por lo que la procesabilidad del corte es deficiente.
⑥El módulo elástico bajo afecta la rigidez de los componentes y también limita la σs/E de los componentes delgados. Sin embargo, en algunos casos, la gran relación σ s/e del titanio también se puede utilizar para fabricar componentes elásticos.
En la actualidad, los principales usos de las aleaciones de titanio se pueden dividir aproximadamente en tres categorías: motores a reacción, estructuras aeroespaciales y carga de trabajo.
Aplicar.
Las aleaciones de titanio se pueden dividir en dos categorías principales: aleaciones resistentes a la corrosión y aleaciones estructurales. Las aleaciones resistentes a la corrosión suelen ser monofásicas. Una pequeña cantidad de solución sólida de aditivos fortalecedores y. Elementos estabilizadores como paladio y aluminio. Estas aleaciones se utilizan en las industrias química, energética, papelera y de procesamiento de alimentos y en la producción de tuberías, intercambiadores de calor, carcasas de válvulas y recipientes con alta resistencia a la corrosión. Además de una excelente resistencia a la corrosión, monofásico. La aleación tiene buena soldabilidad y es fácil de fabricar, pero su resistencia es relativamente baja. Las aleaciones estructurales se pueden dividir en cuatro tipos: aleaciones casi α, aleaciones α+β, aleaciones β y compuestos intermetálicos de Ti-Al [5]. En 1954 se utilizó Ti-6A1-4V. Esta aleación se convirtió rápidamente en la aleación de titanio más importante hasta la fecha debido a sus excelentes propiedades mecánicas y buenas capacidades de procesamiento. En el mercado abastecido por los principales fabricantes de titanio en Estados Unidos, las aleaciones resistentes a la corrosión representan el 25% de la producción total, el Ti-6Al-4V representa el 60% y el 15% restante son otras aleaciones estructurales. Las aleaciones de titanio pueden lograr propiedades mecánicas generales satisfactorias, lo que las convierte en materiales candidatos para muchas aplicaciones aeroespaciales y comerciales. Sin embargo, las piezas de aleación de titanio son caras, lo que limita su ámbito de aplicación.
En Estados Unidos, las aleaciones de titanio se utilizan principalmente en el campo aeroespacial; en Japón, la mayor parte del titanio se utiliza en campos no aeroespaciales. Actualmente, más de 30 países de todo el mundo participan en la investigación y el desarrollo de aleaciones de titanio, entre los cuales Estados Unidos y Rusia tienen una larga historia y son los más fuertes. La Tabla 9-2 muestra la comparación de las estructuras de consumo de titanio en varios países del mundo. Desde la perspectiva de la estructura del consumo, en los Estados Unidos, Europa occidental y Rusia, entre el 60% y el 70% de los materiales de titanio se utilizan en el campo aeroespacial, con relativamente pocas industrias civiles en Japón y China. El consumo de titanio representa entre el 85% y el 90% en la industria civil y entre el 10% y el 15% en el campo aeroespacial.
Los requisitos de cada mercado para productos de aleación de titanio se basan en los requisitos específicos de aplicaciones específicas. Por ejemplo, los requisitos de los motores a reacción se centran principalmente en la resistencia a la tracción a alta temperatura, la resistencia a la fluencia y la estabilidad a alta temperatura, siendo las consideraciones secundarias de rendimiento la resistencia a la fatiga y la tenacidad a la fractura.
Los marcos aeroespaciales requieren una alta resistencia a la tracción combinada con buena resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura. La dificultad de fabricar las piezas también es una consideración importante. Las aplicaciones industriales requieren una buena resistencia a la corrosión en diversos medios como consideración básica, y requieren resistencia, formabilidad y precio competitivos adecuados en comparación con otras aleaciones resistentes a la corrosión.