Was ist eine Hochtemperatur-Titanlegierung?
Hohe TemperaturTitanlegierung, auch als hitzebeständige Titanlegierung bekannt, kann lange Zeit bei hohen Temperaturen arbeiten. Es verfügt über eine hohe Dauerfestigkeit, gute Kriechfestigkeit und thermische Stabilität bei Betriebstemperatur. Es weist eine gute Ermüdungsbeständigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei hohen Temperaturen sowie eine gute Plastizität bei Raumtemperatur auf.
Titanlegierungen mit unterschiedlichen Betriebstemperaturen
Im Jahr 1954 entwickelten die Vereinigten Staaten die Ti-6AI-4V-Legierung, die erste Hochtemperatur-Titanlegierung mit +-Phaseneigenschaften, die bei 300–350 Grad verwendet werden kann und in Raumfahrzeugen verwendet wurde wie das Apollo-Raumschiff, die Atlas-Rakete und der Ranger-Satellit. Allerdings hat die Ti-6AI-4V-Legierung Nachteile wie eine schlechte Wärmebeständigkeit, eine unbefriedigende Härtbarkeit, eine schlechte Kaltumformleistung und einen komplexen Herstellungsprozess. Titannahe Legierungen weisen sowohl die ausgezeichnete Kriechfestigkeit von Legierungen als auch die hohe Festigkeit von +-Legierungen auf. Eine Reihe mischkristallverfestigter Hochtemperatur-Titanlegierungen wurden durch Zugabe verschiedener Legierungselemente zu Beinahelegierungen entwickelt. Hinzufügen von Elementen wie A1, Sn und Zr zur Erhöhung der Rekristallisationstemperatur von Titanlegierungen und Hinzufügen von Elementen wie Mo, W, Nb, Fe und Cr zur Erhöhung der Hochtemperaturfestigkeit von Titanlegierungen. Die Hochtemperaturfestigkeit von Titanlegierungen wird durch Mehrphasen- und Verbundphasenbildung deutlich verbessert und die maximale Betriebstemperatur wird von 350 Grad auf 600 Grad erhöht. Tabelle 3-15 zeigt typische Titanlegierungen mit unterschiedlichen Betriebstemperaturen.
Tabelle 3-15
Abbildung 3-56 zeigt Titanlegierungsteile, die in Motoren im Vereinigten Königreich und in meinem Land verwendet werden. Die Kompressorteile des Rolls-Royce 593-Triebwerks bestehen fast alle aus Titan. Wie in Abbildung 3-56 (a) dargestellt, bestehen die Niederdruck- und Hochdruckscheiben aus der Legierung IMI550. Mein Land verwendet auch verschiedene Titanlegierungen in Düsentriebwerken. Wie in Abbildung 3-56 (b) dargestellt, besteht der Hochdruckkompressorrotor aus einer TC11-Legierung.
Abbildung 3-56 Teile aus Titanlegierung für Motoren
In den letzten Jahren wurden die meisten 600-Grad-Hochtemperatur-Titanlegierungen, die in verschiedenen Ländern zum Einsatz kamen oder entwickelt werden, aus Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Si-Legierungen entwickelt, die nahezu hochtemperaturbeständig sind. Temperaturbeständige Titanlegierungen. Der Titanlegierung werden Elemente wie Sn, Zr, Mo und Si zugesetzt, um die Mischkristallverfestigungswirkung von A| voll zur Geltung zu bringen. Tabelle 3-16 listet die Nennzusammensetzung und Eigenschaften typischer Hochtemperatur-Titanlegierungen auf, die Temperaturen von 600 Grad und mehr standhalten können.
Hochtemperatur-Titanlegierungssorten in verschiedenen Ländern. Tabelle 3-16
Es ist ersichtlich, dass Hochtemperatur-Titanlegierungen, die 600 Grad standhalten können, alle eine bestimmte Menge stark stabilisierender Elemente A1, neutrale Elemente Sn und Zr sowie eine kleine Menge (<4%) of B-stabilizing elements. Al is the most important alloying element in high-temperature titanium alloys. However, in order to prevent the precipitation of Ti;AI (α2) phase and make the alloy embrittled, the aluminum equivalent is usually controlled below 8%. The addition of Sn and Zr can improve the creep resistance of Ti-Al alloys without reducing the plasticity. A small amount of α-stabilizing elements can slow down the formation of α, phase and improve the process plasticity of the alloy. Among them, Mo is the most commonly used B-stabilizing element in high-temperature titanium alloys. After adding a small amount of Mo (<1%), the alloy has good high-temperature creep performance and thermal stability. Mo can also strengthen the B phase in high-temperature titanium alloys. Si is one of the important elements to improve the thermal strength of titanium alloys. High-temperature titanium alloys usually contain 0.1%~0.5% Si, which can greatly improve the high-temperature creep resistance of the alloy.
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