{"id":13696,"date":"2019-09-27T06:58:31","date_gmt":"2019-09-27T06:58:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=13696"},"modified":"2020-05-07T07:20:55","modified_gmt":"2020-05-07T07:20:55","slug":"structure-and-classification-of-titanium-alloys","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/struktur-und-klassifizierung-von-titanlegierungen\/","title":{"rendered":"Struktur und Klassifizierung von Titanlegierungen"},"content":{"rendered":"
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Grundkenntnisse in Titan<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Titan ist ein wichtiges Strukturmetall, das in den 1950er Jahren entwickelt wurde. Titanlegierungen sind aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit, guten Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und hohen W\u00e4rmebest\u00e4ndigkeit in verschiedenen Bereichen weit verbreitet. Viele L\u00e4nder der Welt haben die Bedeutung von Titanlegierungsmaterialien erkannt, diese sukzessive untersucht und entwickelt und praktische Anwendung gefunden. Titan ist das vierte B-Element im Periodensystem. Es sieht aus wie Stahl und hat einen Schmelzpunkt von 1 672 C. Es ist ein feuerfestes Metall. Titan ist in der Kruste reichlich vorhanden und weitaus h\u00f6her als unedle Metalle wie Cu, Zn, Sn und Pb. Titanressourcen in China sind extrem reichlich vorhanden. Nur in dem supergro\u00dfen Vanadium-Titan-Magnetit, der im Gebiet Panzhihua in der Provinz Sichuan entdeckt wurde, belaufen sich die zugeh\u00f6rigen Titanreserven auf etwa 420 Millionen Tonnen, was nahe an den insgesamt nachgewiesenen Titanreserven im Ausland liegt. Titanlegierungen k\u00f6nnen in hitzebest\u00e4ndige Legierungen, hochfeste Legierungen, korrosionsbest\u00e4ndige Legierungen (Ti-Mo, Ti-Pd-Legierungen usw.), Niedertemperaturlegierungen und spezielle funktionelle Legierungen (Ti-Fe-Wasserstoffspeichermaterialien und Ti-Ni-Speicher) unterteilt werden Legierungen).<\/p>\n\n\n\n

<\/strong>Elemente der Titanlegierung <\/h2>\n\n\n\n

Titanlegierungen sind Legierungen auf Titanbasis, denen andere Elemente zugesetzt werden. Titan weist zwei Arten homogener heterogener Kristalle auf: Alpha-Titan mit einer dichten hexagonalen Struktur unter 882 \u00b0 C und Beta-Titan mit einer kubisch raumzentrierten Struktur \u00fcber 882 \u00b0 C. Die Legierungselemente k\u00f6nnen entsprechend ihrem Einfluss auf die Phasenumwandlungstemperatur in drei Kategorien unterteilt werden: 1. Die Elemente, die die Alpha-Phase stabilisieren und die Phasenumwandlungstemperatur erh\u00f6hen, sind Alpha-stabile Elemente, einschlie\u00dflich Aluminium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Unter diesen ist Aluminium das Hauptlegierungselement der Titanlegierung. Es hat offensichtliche Auswirkungen auf die Verbesserung der Festigkeit bei Raumtemperatur und hoher Temperatur, die Verringerung des spezifischen Gewichts und die Erh\u00f6hung des Elastizit\u00e4tsmoduls der Legierung. (2) Die stabile Beta-Phase und die abnehmende Phasen\u00fcbergangstemperatur sind Beta-stabile Elemente, die in zwei Typen unterteilt werden k\u00f6nnen: isomorph und eutektoid. Ersteres umfasst Molybd\u00e4n, Niob und Vanadium, w\u00e4hrend letzteres Chrom, Mangan, Kupfer, Eisen und Silizium umfasst. (3) Neutrale Elemente wie Zirkonium und Zinn haben wenig Einfluss auf die Phasen\u00fcbergangstemperatur.<\/p>\n\n\n\n

Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff sind die Hauptverunreinigungen in Titanlegierungen. Sauerstoff und Stickstoff haben eine h\u00f6here L\u00f6slichkeit in der Alpha-Phase, was eine signifikante verst\u00e4rkende Wirkung auf die Titanlegierung hat, aber deren Plastizit\u00e4t verringert. Der Sauerstoff- und Stickstoffgehalt in Titan soll \u00fcblicherweise unter 0,15-0,2% bzw. 0,04-0,05% liegen. Die L\u00f6slichkeit von Wasserstoff in der Alpha-Phase ist sehr gering. Der in der Titanlegierung gel\u00f6ste \u00fcbersch\u00fcssige Wasserstoff erzeugt Hydrid, wodurch die Legierung spr\u00f6de wird. Normalerweise wird der Wasserstoffgehalt in Titanlegierungen unter 0,0151 TP1T eingestellt. Die Aufl\u00f6sung von Wasserstoff in Titan ist reversibel.<\/p>\n\n\n\n

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Einstufung<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Titan ist ein Isomer mit einem Schmelzpunkt von 1720 (?) C und einer dichten hexagonalen Gitterstruktur bei Temperaturen unter 882 (?), Das als Alpha-Titan bezeichnet wird, und einer k\u00f6rperzentrierten kubischen Gitterstruktur bei Temperaturen \u00fcber 882 (?) C. , das Beta-Titan genannt wird. Titanlegierungen mit unterschiedlichen Mikrostrukturen k\u00f6nnen durch Zugabe geeigneter Legierungselemente erhalten werden, um die Phasenumwandlungstemperatur und den Phasengehalt allm\u00e4hlich zu \u00e4ndern. Titanlegierungen haben bei Raumtemperatur drei Arten von Matrixstrukturen. Titanlegierungen k\u00f6nnen auch in drei Kategorien unterteilt werden: Alpha-Legierungen, (Alpha + Beta) -Legierungen und Beta-Legierungen. China wird von TA, TC und TB vertreten.<\/p>\n\n\n\n

Alpha-Titanlegierung<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Es ist eine einphasige Legierung, die aus einer festen Alpha-Phasenl\u00f6sung besteht. Es ist sowohl bei allgemeiner Temperatur als auch bei h\u00f6herer praktischer Anwendungstemperatur Alpha-Phase. Es hat eine stabile Struktur, eine h\u00f6here Verschlei\u00dffestigkeit und eine starke Oxidationsbest\u00e4ndigkeit als reines Titan. Seine Festigkeit und Kriechfestigkeit werden bei Temperaturen von 500 bis 600 \u00b0 C beibehalten, es kann jedoch nicht durch W\u00e4rmebehandlung verst\u00e4rkt werden, und seine Festigkeit bei Raumtemperatur ist nicht hoch.<\/p>\n\n\n\n

Beta-Titanlegierung<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Es ist eine einphasige Legierung, die aus einer festen Beta-Phasenl\u00f6sung besteht. Es hat eine hohe Festigkeit ohne W\u00e4rmebehandlung. Nach dem Abschrecken und Altern wird die Legierung weiter verst\u00e4rkt und ihre Raumtemperaturfestigkeit kann 1372-1666 MPa erreichen. Seine thermische Stabilit\u00e4t ist jedoch schlecht und es ist nicht f\u00fcr die Verwendung bei hohen Temperaturen geeignet.<\/p>\n\n\n\n

Alpha + Beta-Titanlegierung<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Es ist eine zweiphasige Legierung mit guten umfassenden Eigenschaften, guter struktureller Stabilit\u00e4t, guter Z\u00e4higkeit, Plastizit\u00e4t und Verformungseigenschaften bei hohen Temperaturen. Es kann unter hei\u00dfem Druck verarbeitet und durch Abschrecken und Altern verst\u00e4rkt werden. Nach der W\u00e4rmebehandlung steigt die Festigkeit im Vergleich zum Gl\u00fchzustand um 50%-100%, und die Hochtemperaturfestigkeit kann bei einer Temperatur von 400 bis 500 lange arbeiten, und ihre thermische Stabilit\u00e4t ist der der Alpha-Titanlegierung unterlegen.<\/p>\n\n\n\n

Unter den drei Arten von Titanlegierungen werden am h\u00e4ufigsten Alpha-Titan-Legierungen und Alpha + Beta-Titan-Legierungen verwendet; Die Alpha-Titan-Legierung weist die beste Bearbeitbarkeit auf, gefolgt von der Alpha + Beta-Titan-Legierung und der Beta-Titan-Legierung. Alpha-Titanlegierungscode TA, Beta-Titanlegierungscode TB, Alpha + Beta-Titanlegierungscode TC.<\/p>\n\n\n\n

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Anwendung einer Titanlegierung<\/h2>\n\n\n\n

Titanlegierungen k\u00f6nnen in hitzebest\u00e4ndige Legierungen, hochfeste Legierungen, korrosionsbest\u00e4ndige Legierungen (Ti-Mo, Ti-Pd-Legierungen usw.), Niedertemperaturlegierungen und spezielle funktionelle Legierungen (Ti-Fe-Wasserstoffspeichermaterialien und Ti-Ni-Speicher) unterteilt werden Legierungen). Die Zusammensetzung und Eigenschaften typischer Legierungen sind in der Tabelle gezeigt.<\/p>\n\n\n\n

Durch Einstellen des W\u00e4rmebehandlungsprozesses kann eine unterschiedliche Phasenzusammensetzung und -struktur erhalten werden. Es wird allgemein angenommen, dass eine feine gleichachsige Struktur eine bessere Plastizit\u00e4t, thermische Stabilit\u00e4t und Erm\u00fcdungsfestigkeit aufweist; Die nadelf\u00f6rmige Struktur weist eine h\u00f6here Dauerfestigkeit, Kriechfestigkeit und Bruchz\u00e4higkeit auf. Die gleichachsige und nadelf\u00f6rmige Mischstruktur weist umfassendere Eigenschaften auf.<\/p>\n\n\n\n

Titanlegierungen haben eine hohe Festigkeit, geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, gute Z\u00e4higkeit und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit. Dar\u00fcber hinaus weist die Titanlegierung eine schlechte technologische Leistung und ein schwieriges Schneiden auf. Beim Warmumformen lassen sich Verunreinigungen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff leicht aufnehmen. Es gibt auch eine schlechte Verschlei\u00dffestigkeit und einen komplexen Produktionsprozess. Die industrialisierte Titanproduktion begann 1948. Mit der Entwicklung der Luftfahrtindustrie w\u00e4chst die Titanindustrie mit einer durchschnittlichen Rate von 81 TP1T pro Jahr. Gegenw\u00e4rtig hat die j\u00e4hrliche Produktion von Titanlegierungsverarbeitungsmaterialien in der Welt mehr als 40.000 Tonnen erreicht, und es gibt fast 30 Arten von Titanlegierungsqualit\u00e4ten. Die am h\u00e4ufigsten verwendeten Titanlegierungen sind Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) und industrielles reines Titan (TA1, TA2 und TA3).<\/p>\n\n\n\n

Titanlegierung wird haupts\u00e4chlich zur Herstellung von Kompressorteilen von Flugzeugtriebwerken verwendet, gefolgt von Raketen-, Raketen- und Hochgeschwindigkeitsflugzeugen. Mitte der 1960er Jahre wurden Titan und seine Legierungen in der allgemeinen Industrie zur Herstellung von Elektroden in der Elektrolyseindustrie, Kondensatoren in Kraftwerken, Heizger\u00e4ten f\u00fcr die Erd\u00f6lraffinierung und Meerwasserentsalzung sowie Ger\u00e4ten zur Kontrolle der Umweltverschmutzung verwendet. Titan und seine Legierungen sind zu einer Art korrosionsbest\u00e4ndigem Strukturmaterial geworden. Dar\u00fcber hinaus werden damit auch Wasserstoffspeichermaterialien und Formged\u00e4chtnislegierungen hergestellt.<\/p>\n\n\n\n

Titan und Titanlegierungen wurden 1956 in China untersucht, und Mitte der 1960er Jahre wurde die industrialisierte Produktion von Titanmaterialien und TB2-Legierungen entwickelt.<\/p>\n\n\n\n

Die Titanlegierung ist ein neues wichtiges Strukturmaterial f\u00fcr die Luft- und Raumfahrtindustrie. Das spezifische Gewicht, die Festigkeit und die Betriebstemperatur liegen zwischen Aluminium und Stahl, es weist jedoch eine hohe spezifische Festigkeit, eine ausgezeichnete Korrosionsbest\u00e4ndigkeit gegen Meerwasser und eine Leistung bei extrem niedrigen Temperaturen auf. 1950 verwendeten die USA erstmals den Jagdbomber F-84 als nicht tragende Komponenten wie die W\u00e4rmed\u00e4mmplatte des hinteren Rumpfes, die Luftf\u00fchrungshaube und die Heckhaube. Seit den 1960er Jahren hat sich die Verwendung von Titanlegierungen vom hinteren zum mittleren Rumpf verlagert und teilweise Baustahl ersetzt, um wichtige tragende Komponenten wie Trennw\u00e4nde, Tr\u00e4ger, Klappen und Schlitten herzustellen. Die Menge an Titanlegierung, die in Milit\u00e4rflugzeugen verwendet wird, steigt schnell an und erreicht 20%-25% des Gewichts der Flugzeugstruktur. Titanlegierungen sind seit den 1970er Jahren in zivilen Flugzeugen weit verbreitet. Beispielsweise betr\u00e4gt die in Passagierflugzeugen der Boeing 747 verwendete Titanmenge mehr als 3640 kg. Titan f\u00fcr Flugzeuge mit einer Machzahl von weniger als 2,5 wird haupts\u00e4chlich als Ersatz f\u00fcr Stahl verwendet, um das Strukturgewicht zu reduzieren. Zum Beispiel machte das Hochgeschwindigkeits-Aufkl\u00e4rungsflugzeug SR-71 in den USA (fliegende Machzahl 3, Flugh\u00f6he 26.212 Meter), Titan, 93% des Strukturgewichts des Flugzeugs aus, das als "All-Titan" -Flugzeug bekannt ist. Wenn das Schub-Gewichts-Verh\u00e4ltnis des Triebwerks von 4 auf 6 auf 8 auf 10 steigt und die Auslasstemperatur des Kompressors von 200 auf 300 \u00b0 C auf 500 auf 600 \u00b0 C steigt, bestehen die urspr\u00fcngliche Niederdruck-Kompressorscheibe und die Schaufel aus Aluminium muss durch eine Titanlegierung oder die Hochdruckkompressorscheibe und die Schaufel aus einer Titanlegierung anstelle von Edelstahl ersetzt werden, um das Strukturgewicht zu verringern. In den 1970er Jahren machte die Menge an Titanlegierung, die in Triebwerken verwendet wurde, im Allgemeinen 20%-30% des Gesamtgewichts der Struktur aus. Es wurde haupts\u00e4chlich zur Herstellung von Kompressorkomponenten wie geschmiedeten Titanventilatoren, Kompressorscheiben und -schaufeln, Titan-Kompressorgeh\u00e4use, Zwischengeh\u00e4use, Lagergeh\u00e4use usw. verwendet. Raumfahrzeuge nutzen haupts\u00e4chlich die hohe spezifische Festigkeit, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Niedertemperaturbest\u00e4ndigkeit von Titanlegierungen Herstellung verschiedener Druckbeh\u00e4lter, Kraftstofftanks, Befestigungselemente, Instrumentenb\u00e4nder, Ger\u00fcste und Raketenh\u00fclsen. Plattenlegierungen aus Titanlegierungen werden auch in k\u00fcnstlichen Erdsatelliten, Mondmodulen, bemannten Raumfahrzeugen und Raumf\u00e4hren verwendet.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Base knowledge of titanium Titanium is an important structural metal developed in the 1950s. Titanium alloys are widely used in various fields because of their high specific strength, good corrosion resistance and high heat resistance. Many countries in the world have recognized the importance of titanium alloy materials, and have successively studied and developed them,…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":19657,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/1-1.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13696"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=13696"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13696\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19657"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13696"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13696"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13696"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}