티타늄 합금 개발의 진전

티타늄, 티타늄 합금 및 티타늄 화합물의 우수한 특성으로 인해 이에 대한 긴급한 필요성이 제기되었습니다. 그러나 높은 생산 비용으로 인해 적용이 제한되었습니다.

우수한 특성에도 불구하고 티타늄 합금 부품은 높은 가격, 열악한 성형성, 열악한 용접성 등의 문제로 인해 티타늄 및 그 합금의 보편적 적용과는 아직 거리가 멀습니다. 금속의 초기 제련이든 후속 가공이든 티타늄 합금의 가격은 다른 금속보다 훨씬 높습니다.

최근 티타늄 합금 니어넷 성형 기술과 전자빔 용접, 플라즈마 아크 용접, 레이저 용접 및 기타 현대 용접 기술이 개발됨에 따라 티타늄 합금 성형 및 용접 문제는 더 이상 티타늄 합금의 적용을 제한하는 핵심 요소가 아닙니다. 최근 몇 년 동안 국가에서는 저비용, 고성능의 새로운 유형의 티타늄 합금을 개발하고 있으며 티타늄 합금을 거대한 시장 잠재력을 가진 민간 산업 분야로 만들기 위해 노력하고 있습니다. 국내외 티타늄 합금 재료 연구의 새로운 진전은 주로 다음과 같은 측면에 반영됩니다.

고온 티타늄 합금

최근 몇 년 동안 해외에서는 고속 응고 / 분말 야금 기술, 섬유 또는 입자 강화 복합 재료를 사용하여 티타늄 합금을 고온 티타늄 합금 개발 방향으로 개발하여 티타늄 합금의 사용을 650도 이상으로 늘릴 수 있습니다. 온도. 미국 맥도넬 더글라스사는 고속응고/분말야금 기술을 이용해 고순도, 고밀도 티타늄 합금 개발에 성공했으며, 760도에서의 강도는 현재 상온에서 사용되는 티타늄 합금의 강도와 동등하다.

티타늄-알루미늄 화합물 기반 티타늄 합금

일반 티타늄 합금, 나트륨 Ti3Al( 2) 및 TiAl( ) 금속간 화합물을 기반으로 하는 티타늄 및 알루미늄 화합물과 비교하여 고온 성능의 큰 장점은 좋습니다(각각 816도 및 982도의 고온), 내산화성, 크리프 저항성입니다. 경량(니켈 기반 고온 합금의 밀도가 1/2에 불과함), 이러한 장점으로 인해 경쟁력 있는 소재를 갖춘 항공기 엔진 및 항공기 구조 부품의 미래가 되었습니다. 재료.

고강도, 고인성 티타늄 합금

초기형 티타늄 합금은 미국 Crucible사가 개발한 B120VCA 합금(Ti-13v-11Cr-3Al)이 중기입니다. - 유형의 티타늄 합금은 열간 및 냉간 가공 특성이 우수하고 단조가 쉽고 압연, 용접이 가능하며 고용체가 가능합니다. 시효 처리를 통해 높은 기계적 특성, 우수한 환경 저항성 및 강도 및 파괴 인성을 얻을 수 있습니다. 새로운 고강도 및 고인성 티타늄 합금 대표적인 유형은 다음과 같습니다.

30CrMnSiA 고강도 구조강에 일반적으로 사용되는 합금 및 항공기 구조 부품인 Ti1023(Ti-10v-2Fe-#al) 성능은 우수한 단조 성능에 필적합니다.

Ti153(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), 합금의 냉간 가공 성능은 산업용 순수 티타늄보다 우수하며 노화 후 실온 인장 강도는 1000MPa 이상에 도달하십시오.

21S(Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si) 합금은 Timet Division에서 개발한 새로운 유형의 내산화성, 강한 티타늄 합금입니다. 미국 Titanium Metals Company의 제품은 내산화성이 우수하고 열간 및 냉간 가공 특성이 뛰어나 0.064mm 두께의 포일로 만들 수 있습니다.

난연성 티타늄 합금

기존의 티타늄 합금은 특정 조건에서 타는 경향이 있어 적용이 크게 제한됩니다. 이러한 상황을 고려하여 모든 국가에서는 난연성 티타늄 합금에 대한 연구를 시작하고 몇 가지 획기적인 성과를 거두었습니다. 미국에서 개발한 합금 c는 연속 연소에 민감하지 않은 난연성 티타늄 합금으로 F119 엔진에 사용되었습니다. 러시아의 난연성 티타늄 합금 개발을 위한 BTT-1 및 BTT-3는 Ti-Cu-Al 합금이며 상당히 우수한 열 변형 공정 성능을 가지며 복잡한 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

의료용 티타늄 합금

티타늄은 무독성이고 가볍고 고강도이며 생체적합성이 뛰어나 매우 이상적인 의료용 금속재료로 인체에 이식하는 임플란트로 사용할 수 있습니다. 현재 의료 분야에서 널리 사용되는 합금은 여전히 ​​Ti-6Al-4v ELI 합금입니다. 그러나 후자는 매우 적은 양의 바나듐 및 알루미늄 이온을 침전시켜 세포 적응성을 감소시키고 인체에 해를 끼칠 수 있습니다. 이 문제는 오랫동안 의료계에서 광범위한 우려를 불러일으켰습니다. 미국은 이미{3}}년대 중반부터 정형외과 수술용으로 알루미늄과 바나듐이 없는 생체 적합성 티타늄 합금을 개발하기 시작했습니다. 일본, 영국 및 기타 국가들도 이 분야에 대해 많은 연구 작업을 수행했으며 몇 가지 새로운 진전을 이루었습니다. 가까운 미래에 LU 티타늄 합금의 고강도, 낮은 탄성률, 뛰어난 성형성 및 내식성을 갖춘 Ti-6Al-4V를 대체할 것으로 예상됩니다. 의료 분야에서 널리 사용되는 ELI 합금.