Титановые сплавы

Титановые сплавы выбраны для применений, требующих высокой прочности, малого веса, высокой рабочей температуры или высокой коррозионной стойкости. Удельная прочность высокая по сравнению со сталью. Плотность составляет примерно 55% от стали и на 60% больше, чем у алюминиевых сплавов. Свойства и стоимость титановых сплавов делают их выбором в тех областях применения, где может быть оправдана высокая цена за высокую производительность, таких как аэрокосмические, химические и протезные устройства.

Как и в случае других ковочных сплавов, на механические свойства титановых сплавов влияют ковка и термические процессы, а также содержание сплава. Тем не менее, когда заполнение матрицы оптимизировано, наблюдается только умеренное изменение свойств при растяжении, и сопоставимые значения прочности и пластичности достигаются как в толстых, так и в тонких сечениях. Обработка титановых сплавов посредством ковки и последующих термических процессов является высокоразвитой технологией.

Титановые сплавы сложнее выковать, чем большинство сталей. Металлургическое поведение сплавов накладывает некоторые ограничения и контролирует операции ковки и влияет на все этапы производственной операции. На всех этапах обработки особое внимание уделяется минимизации загрязнения поверхности кислородом, углеродом или азотом. Эти загрязняющие вещества могут серьезно ухудшить пластичность, ударную вязкость и общее качество титановой ковки, если их оставить на поверхностях.

Водород также может поглощаться титановыми сплавами и может вызывать проблемы, если уровни превышают указанные количества. Поглощение водорода, в отличие от кислорода, не всегда ограничивается поверхностью.

Титановые сплавы могут быть выкованы с допусками точности. Однако чрезмерный износ матрицы, необходимость в дорогостоящем инструменте, а также проблемы с контролем и загрязнением микроструктуры могут сделать стоимость ковки с малыми допусками (не обработанной) слишком высокой, за исключением простых форм, таких как лопасти вентилятора компрессора для двигателей с турбонаддувом.

Поковки титановые с умеренным допуском в настоящее время разрабатываются с использованием методов горячей штамповки и изотермической ковки. Было продемонстрировано, что горячая штамповка и обычная ковка сплава Ti-10V-2Fe-3Al, который имеет относительно низкую температуру ковки, очень успешны при использовании штампов, изготовленных из жаропрочных сплавов и термообработанных до температуры более 650 C (1200 F ).

Покрытия обычно используются для защиты титановых поковок от чрезмерного окисления и для обеспечения некоторого смазывания, а также в качестве антиадгезива для предотвращения истирания (сварка под давлением).