{"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\/pl\/struktura-i-klasyfikacja-stopow-tytanu\/","title":{"rendered":"Struktura i klasyfikacja stop\u00f3w tytanu"},"content":{"rendered":"
\n

Podstawowa wiedza na temat tytanu<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Tytan jest wa\u017cnym metalem konstrukcyjnym opracowanym w latach 50. XX wieku. Stopy tytanu s\u0105 szeroko stosowane w r\u00f3\u017cnych dziedzinach ze wzgl\u0119du na ich wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w\u0142a\u015bciw\u0105, dobr\u0105 odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119 i wysok\u0105 odporno\u015b\u0107 na ciep\u0142o. Wiele kraj\u00f3w na \u015bwiecie uzna\u0142o znaczenie materia\u0142\u00f3w ze stopu tytanu i sukcesywnie je bada\u0142o, rozwija\u0142o i uzyska\u0142o praktyczne zastosowanie. Tytan jest czwartym elementem B w uk\u0142adzie okresowym pierwiastk\u00f3w. Wygl\u0105da jak stal i ma temperatur\u0119 topnienia 1 672 C. Jest to metal ogniotrwa\u0142y. Tytan wyst\u0119puje w skorupie obficie, znacznie wy\u017cej ni\u017c zwyk\u0142e metale, takie jak Cu, Zn, Sn i Pb. Zasoby tytanu w Chinach s\u0105 niezwykle obfite. Tylko w superdu\u017cym magnetycie wanadowo-tytanowym odkrytym w rejonie Panzhihua w prowincji Syczuan powi\u0105zane rezerwy tytanu wynosz\u0105 oko\u0142o 420 milion\u00f3w ton, co jest bliskie ca\u0142kowitej potwierdzonej rezerwy tytanu za granic\u0105. Stopy tytanu mo\u017cna podzieli\u0107 na stopy \u017caroodporne, stopy o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci, stopy odporne na korozj\u0119 (stopy Ti-Mo, Ti-Pd itp.), Stopy niskotemperaturowe i specjalne stopy funkcjonalne (materia\u0142y do przechowywania wodoru Ti-Fe i pami\u0119\u0107 Ti-Ni stopy).<\/p>\n\n\n\n

<\/strong>Elementy ze stopu tytanu <\/h2>\n\n\n\n

Stopy tytanu to stopy na bazie tytanu i dodane z innymi pierwiastkami. Tytan ma dwa rodzaje jednorodnych heterogenicznych kryszta\u0142\u00f3w: tytan alfa o g\u0119stej strukturze heksagonalnej poni\u017cej 882 \u00b0 C i tytan beta o strukturze kubicznej skoncentrowanej na ciele powy\u017cej 882 C. Elementy stopowe mo\u017cna podzieli\u0107 na trzy kategorie zgodnie z ich wp\u0142ywem na temperatur\u0119 przemiany fazowej: 1. Elementy stabilizuj\u0105ce faz\u0119 alfa i podwy\u017cszaj\u0105ce temperatur\u0119 przemiany fazowej s\u0105 pierwiastkami stabilnymi alfa, w tym glinem, w\u0119glem, tlenem i azotem. Spo\u015br\u00f3d nich aluminium jest g\u0142\u00f3wnym elementem stopowym stopu tytanu. Ma oczywisty wp\u0142yw na popraw\u0119 wytrzyma\u0142o\u015bci w temperaturze pokojowej i wysokiej temperaturze, zmniejszenie ci\u0119\u017caru w\u0142a\u015bciwego i zwi\u0119kszenie modu\u0142u spr\u0119\u017cysto\u015bci stopu. (2) Stabilna faza beta i malej\u0105ca temperatura przemiany fazowej s\u0105 elementami beta stabilnymi, kt\u00f3re mo\u017cna podzieli\u0107 na dwa typy: izomorficzny i eutektoidalny. Pierwszy obejmuje molibden, niob i wanad, a drugi zawiera chrom, mangan, mied\u017a, \u017celazo i krzem. (3) Pierwiastki neutralne, takie jak cyrkon i cyna, maj\u0105 niewielki wp\u0142yw na temperatur\u0119 przej\u015bcia fazowego.<\/p>\n\n\n\n

Tlen, azot, w\u0119giel i wod\u00f3r s\u0105 g\u0142\u00f3wnymi zanieczyszczeniami stop\u00f3w tytanu. Tlen i azot maj\u0105 wy\u017csz\u0105 rozpuszczalno\u015b\u0107 w fazie alfa, co ma znacz\u0105cy wp\u0142yw wzmacniaj\u0105cy na stop tytanu, ale zmniejsza jego plastyczno\u015b\u0107. Zazwyczaj zak\u0142ada si\u0119, \u017ce zawarto\u015b\u0107 tlenu i azotu w tytanie wynosi odpowiednio poni\u017cej 0,15-0,2% i 0,04-0,05%. Rozpuszczalno\u015b\u0107 wodoru w fazie alfa jest bardzo ma\u0142a. Nadmiar wodoru rozpuszczony w stopie tytanu spowoduje wytwarzanie wodorku, co powoduje, \u017ce stop jest kruchy. Zwykle zawarto\u015b\u0107 wodoru w stopach tytanu jest kontrolowana poni\u017cej 0,015%. Rozpuszczanie wodoru w tytanie jest odwracalne.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Klasyfikacja<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Tytan jest izomerem o temperaturze topnienia 1720 (a) C i g\u0119stej heksagonalnej strukturze kratowej w temperaturach poni\u017cej 882 (a), kt\u00f3ra nazywa si\u0119 alfa tytanem, oraz strukturze sieci przestrzennej o strukturze sze\u015bciennej w temperaturze powy\u017cej 882 (a) C , kt\u00f3ry nazywa si\u0119 beta tytanem. Stopy tytanu o r\u00f3\u017cnych mikrostrukturach mo\u017cna uzyska\u0107 przez dodanie odpowiednich pierwiastk\u00f3w stopowych w celu stopniowej zmiany temperatury przemiany fazowej i zawarto\u015bci faz. Stopy tytanu maj\u0105 trzy rodzaje struktur matrycowych w temperaturze pokojowej. Stopy tytanu mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c podzieli\u0107 na trzy kategorie: stopy alfa, stopy (alfa + beta) i stopy beta. Chiny reprezentowane s\u0105 odpowiednio przez TA, TC i TB.<\/p>\n\n\n\n

Alpha stop tytanu<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Jest to stop jednofazowy sk\u0142adaj\u0105cy si\u0119 ze sta\u0142ego roztworu fazy alfa. Jest to faza alfa zar\u00f3wno w temperaturze og\u00f3lnej, jak i wy\u017cszej praktycznej temperaturze aplikacji. Ma stabiln\u0105 struktur\u0119, wy\u017csz\u0105 odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie i siln\u0105 odporno\u015b\u0107 na utlenianie ni\u017c czysty tytan. Jego wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i odporno\u015b\u0107 na pe\u0142zanie s\u0105 utrzymywane w temperaturach 500 600 C, ale nie mo\u017cna go wzmocni\u0107 przez obr\u00f3bk\u0119 ciepln\u0105, a jego wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w temperaturze pokojowej nie jest wysoka.<\/p>\n\n\n\n

Beta stop tytanu<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Jest to stop jednofazowy z\u0142o\u017cony ze sta\u0142ego roztworu fazy beta. Ma wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 bez obr\u00f3bki cieplnej. Po hartowaniu i starzeniu stop jest dalej wzmacniany, a jego wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w temperaturze pokojowej mo\u017ce osi\u0105gn\u0105\u0107 1372-1666 MPa. Jednak jego stabilno\u015b\u0107 termiczna jest s\u0142aba i nie nadaje si\u0119 do stosowania w wysokiej temperaturze.<\/p>\n\n\n\n

Stop tytanu Alpha + beta<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Jest to stop dwufazowy o dobrych wszechstronnych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach, dobrej stabilno\u015bci strukturalnej, dobrej udarno\u015bci, plastyczno\u015bci i w\u0142a\u015bciwo\u015bciach odkszta\u0142cania w wysokiej temperaturze. Mo\u017cna go przetwarza\u0107 pod wysokim ci\u015bnieniem i wzmocni\u0107 przez hartowanie i starzenie. Po obr\u00f3bce cieplnej wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 wzrasta o 50%-100% w por\u00f3wnaniu ze stanem wy\u017carzania, a wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w wysokiej temperaturze mo\u017ce dzia\u0142a\u0107 przez d\u0142ugi czas w temperaturze 400 500, a jego stabilno\u015b\u0107 termiczna jest gorsza ni\u017c w przypadku stopu alfa tytanu.<\/p>\n\n\n\n

Spo\u015br\u00f3d trzech rodzaj\u00f3w stop\u00f3w tytanu najcz\u0119\u015bciej stosuje si\u0119 stop alfa-tytanowy i alfa + beta-tytan; Stop alfa-tytanowy ma najlepsz\u0105 obrabialno\u015b\u0107, a nast\u0119pnie alfa + beta-tytan i stop beta-tytan. Kod alfa stopu tytanu TA, kod beta stopu tytanu TB, kod alfa + beta stopu tytanu TC.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Zastosowanie stopu tytanu<\/h2>\n\n\n\n

Stopy tytanu mo\u017cna podzieli\u0107 na stopy \u017caroodporne, stopy o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci, stopy odporne na korozj\u0119 (stopy Ti-Mo, Ti-Pd itp.), Stopy niskotemperaturowe i specjalne stopy funkcjonalne (materia\u0142y do przechowywania wodoru Ti-Fe i pami\u0119\u0107 Ti-Ni stopy). Sk\u0142ad i w\u0142a\u015bciwo\u015bci typowych stop\u00f3w pokazano w tabeli.<\/p>\n\n\n\n

R\u00f3\u017cny sk\u0142ad fazowy i struktur\u0119 mo\u017cna uzyska\u0107 przez dostosowanie procesu obr\u00f3bki cieplnej. Powszechnie uwa\u017ca si\u0119, \u017ce drobno r\u00f3wnoosiowa struktura ma lepsz\u0105 plastyczno\u015b\u0107, stabilno\u015b\u0107 termiczn\u0105 i wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 zm\u0119czeniow\u0105; struktura igie\u0142kowa ma wy\u017csz\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 wytrzyma\u0142o\u015bciow\u0105, wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na pe\u0142zanie i odporno\u015b\u0107 na p\u0119kanie; struktura mieszana z wierzcho\u0142kami i igie\u0142kami ma lepsze kompleksowe w\u0142a\u015bciwo\u015bci.<\/p>\n\n\n\n

Stopy tytanu maj\u0105 wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107, nisk\u0105 g\u0119sto\u015b\u0107, dobre w\u0142a\u015bciwo\u015bci mechaniczne, dobr\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119. Ponadto stop tytanu ma s\u0142ab\u0105 wydajno\u015b\u0107 technologiczn\u0105 i trudne ci\u0119cie. Podczas obr\u00f3bki na gor\u0105co \u0142atwo jest wch\u0142on\u0105\u0107 zanieczyszczenia, takie jak wod\u00f3r, tlen, azot i w\u0119giel. S\u0142aba jest r\u00f3wnie\u017c odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie i z\u0142o\u017cony proces produkcji. Uprzemys\u0142owiona produkcja tytanu rozpocz\u0119\u0142a si\u0119 w 1948 roku. Wraz z rozwojem przemys\u0142u lotniczego, przemys\u0142 tytanu ro\u015bnie \u015brednio w tempie 8% rocznie. Obecnie roczna produkcja materia\u0142\u00f3w do przetwarzania stop\u00f3w tytanu na \u015bwiecie osi\u0105gn\u0119\u0142a ponad 40 000 ton, a istnieje prawie 30 rodzaj\u00f3w gatunk\u00f3w stop\u00f3w tytanu. Najcz\u0119\u015bciej stosowanymi stopami tytanu s\u0105 Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) i przemys\u0142owy czysty tytan (TA1, TA 2 i TA3).<\/p>\n\n\n\n

Stop tytanu jest wykorzystywany g\u0142\u00f3wnie do produkcji cz\u0119\u015bci do spr\u0119\u017carek silnik\u00f3w lotniczych, a nast\u0119pnie do rakiet, rakiet i szybkich samolot\u00f3w. W po\u0142owie lat 60. tytan i jego stopy by\u0142y wykorzystywane w przemy\u015ble do produkcji elektrod w przemy\u015ble elektrolizy, skraplaczy w elektrowniach, grzejnik\u00f3w do rafinacji ropy naftowej i odsalania wody morskiej oraz urz\u0105dze\u0144 kontroluj\u0105cych zanieczyszczenie \u015brodowiska. Tytan i jego stopy sta\u0142y si\u0119 rodzajem odpornego na korozj\u0119 materia\u0142u konstrukcyjnego. Ponadto jest r\u00f3wnie\u017c wykorzystywany do produkcji materia\u0142\u00f3w do przechowywania wodoru i stop\u00f3w z pami\u0119ci\u0105 kszta\u0142tu.<\/p>\n\n\n\n

Tytan i stopy tytanu badano w 1956 r. W Chinach, aw po\u0142owie lat 60. opracowano uprzemys\u0142owion\u0105 produkcj\u0119 materia\u0142\u00f3w tytanowych i stop\u00f3w TB2.<\/p>\n\n\n\n

Stop tytanu jest nowym wa\u017cnym materia\u0142em konstrukcyjnym stosowanym w przemy\u015ble lotniczym. Jego ci\u0119\u017car w\u0142a\u015bciwy, wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i temperatura u\u017cytkowania znajduj\u0105 si\u0119 mi\u0119dzy aluminium a stal\u0105, ale ma wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w\u0142a\u015bciw\u0105 i doskona\u0142\u0105 odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119 wody morskiej oraz dzia\u0142anie w bardzo niskich temperaturach. W 1950 r. USA po raz pierwszy zastosowa\u0142y bombowiec my\u015bliwca F-84 jako elementy nieno\u015bne, takie jak p\u0142yta izolacji cieplnej kad\u0142uba, pokrywa powietrzna i pokrywa baga\u017cnika. Od lat sze\u015b\u0107dziesi\u0105tych XX wieku zastosowanie stop\u00f3w tytanu zosta\u0142o przesuni\u0119te z kad\u0142uba tylnego na \u015brodkowy kad\u0142ub, cz\u0119\u015bciowo zast\u0119puj\u0105c stal konstrukcyjn\u0105 w celu wytworzenia wa\u017cnych element\u00f3w no\u015bnych, takich jak przegrody, belki, klapy i prowadnice. Ilo\u015b\u0107 stopu tytanu wykorzystywanego w samolotach wojskowych gwa\u0142townie ro\u015bnie, osi\u0105gaj\u0105c 20%-25% masy konstrukcji samolotu. Stopy tytanu s\u0105 szeroko stosowane w cywilnych statkach powietrznych od lat siedemdziesi\u0105tych. Na przyk\u0142ad ilo\u015b\u0107 tytanu zastosowana w samolotach pasa\u017cerskich Boeing 747 wynosi ponad 3640 kg. Tytan do samolot\u00f3w o liczbie Macha mniejszej ni\u017c 2,5 s\u0142u\u017cy g\u0142\u00f3wnie do wymiany stali w celu zmniejszenia ci\u0119\u017caru konstrukcyjnego. Na przyk\u0142ad ameryka\u0144ski samolot zwiadowczy SR-71 na du\u017cych wysoko\u015bciach (lataj\u0105cy Mach o liczbie 3, lataj\u0105cy na wysoko\u015bci 26 212 metr\u00f3w), tytan stanowi\u0142 93% ci\u0119\u017caru strukturalnego samolotu, znany jako samolot \u201eca\u0142kowicie tytanowy\u201d. Gdy stosunek nacisku na ci\u0119\u017car silnika lotniczego wzrasta z 4 do 6 do 8 do 10, a temperatura wylotowa spr\u0119\u017carki wzrasta z 200 do 300 stopni C do 500 do 600 stopni C, oryginalna niskoci\u015bnieniowa tarcza i \u0142opatka spr\u0119\u017carki wykonana z aluminium nale\u017cy zast\u0105pi\u0107 stopem tytanu lub tarcz\u0105 i \u0142opatk\u0105 spr\u0119\u017carki wysokoci\u015bnieniowej wykonan\u0105 ze stopu tytanu zamiast stali nierdzewnej, aby zmniejszy\u0107 ci\u0119\u017car konstrukcyjny. W latach siedemdziesi\u0105tych ilo\u015b\u0107 stopu tytanu stosowana w silnikach lotniczych stanowi\u0142a og\u00f3lnie 20%-30% ca\u0142kowitej masy konstrukcji. S\u0142u\u017cy\u0142 g\u0142\u00f3wnie do produkcji element\u00f3w spr\u0119\u017carek, takich jak kute wentylatory tytanowe, tarcze i \u0142opatki spr\u0119\u017carek, odlewana tytanowa obudowa spr\u0119\u017carki, obudowa po\u015brednia, obudowa \u0142o\u017cyska itp. Statki kosmiczne wykorzystuj\u0105 g\u0142\u00f3wnie wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w\u0142a\u015bciw\u0105, odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119 i odporno\u015b\u0107 na nisk\u0105 temperatur\u0119 stopu tytanu do produkcji r\u00f3\u017cnych zbiornik\u00f3w ci\u015bnieniowych, zbiornik\u00f3w paliwa, element\u00f3w z\u0142\u0105cznych, pask\u00f3w instrument\u00f3w, ram i pocisk\u00f3w rakietowych. Spawane p\u0142yty ze stopu tytanu s\u0105 r\u00f3wnie\u017c stosowane w satelitach sztucznej ziemi, module ksi\u0119\u017cycowym, za\u0142ogowym statku kosmicznym i promach kosmicznych.<\/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\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13696"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=13696"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13696\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19657"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13696"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13696"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13696"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}