Ki?n th?c c? b?n v? titan

Titanium là m?t kim lo?i c?u trúc quan tr?ng ???c phát tri?n vào nh?ng n?m 1950. H?p kim titan ???c s? d?ng r?ng r?i trong các l?nh v?c khác nhau vì ?? b?n cao, kh? n?ng ch?ng ?n mòn t?t và kh? n?ng ch?u nhi?t cao. Nhi?u qu?c gia trên th? gi?i ?? nh?n ra t?m quan tr?ng c?a v?t li?u h?p kim titan, và ?? liên t?c nghiên c?u và phát tri?n chúng, và có ???c ?ng d?ng th?c t?. Titanium là nguyên t? B th? t? trong b?ng tu?n hoàn. Nó tr?ng gi?ng nh? thép và có ?i?m nóng ch?y là 1 672 C. Nó là kim lo?i ch?u l?a. Titanium có nhi?u trong l?p v?, cao h?n nhi?u so v?i các kim lo?i th?ng th??ng nh? Cu, Zn, Sn và Pb. Tài nguyên titan ? Trung Qu?c v? cùng phong phú. Ch? trong lo?i nam cham vanadi-titan siêu l?n ???c phát hi?n ? khu v?c Pan Chihua, t?nh T? Xuyên, tr? l??ng Titan liên quan lên t?i kho?ng 420 tri?u t?n, g?n b?ng t?ng tr? l??ng Titan ?? ???c ch?ng minh ? n??c ngoài. H?p kim titan có th? ???c chia thành h?p kim ch?u nhi?t, h?p kim c??ng ?? cao, h?p kim ch?ng ?n mòn (h?p kim Ti-Mo, Ti-Pd, v.v.), h?p kim nhi?t ?? th?p và h?p kim ch?c n?ng ??c bi?t (v?t li?u l?u tr? hydro Ti-Fe và b? nh? Ti-Ni H?p kim).

Các y?u t? c?a h?p kim titan

H?p kim titan là h?p kim d?a trên titan và ???c thêm các y?u t? khác. Titan có hai lo?i tinh th? kh?ng ??ng nh?t ??ng nh?t: alpha titan có c?u trúc l?c giác dày ??c d??i 882 C và beta titan v?i c?u trúc l?p ph??ng t?p trung vào c? th? trên 882 C. Các nguyên t? h?p kim có th? ???c chia thành ba lo?i theo ?nh h??ng c?a chúng ??i v?i nhi?t ?? chuy?n pha: 1. Các nguyên t? ?n ??nh pha alpha và t?ng nhi?t ?? bi?n ??i pha là các nguyên t? ?n ??nh alpha, bao g?m nh?m, carbon, oxy và nit?. Trong s? ?ó, nh?m là nguyên t? h?p kim chính c?a h?p kim titan. Nó có tác d?ng r? ràng trong vi?c c?i thi?n s?c m?nh ? nhi?t ?? phòng và nhi?t ?? cao, gi?m tr?ng l??ng riêng và t?ng m? ?un ?àn h?i c?a h?p kim. (2) Pha beta ?n ??nh và nhi?t ?? chuy?n pha gi?m là các y?u t? ?n ??nh beta, có th? ???c chia thành hai lo?i: ??ng c?u và eutectoid. Lo?i th? nh?t bao g?m molypden, niobi và vanadi, trong khi lo?i th? hai bao g?m crom, mangan, ??ng, s?t và silicon. (3) Các nguyên t? trung tính, nh? zirconi và thi?c, ít ?nh h??ng ??n nhi?t ?? chuy?n pha.

Oxy, nit?, carbon và hydro là các t?p ch?t chính trong h?p kim titan. Oxy và nit? có ?? hòa tan cao h?n trong pha alpha, có tác d?ng t?ng c??ng ?áng k? cho h?p kim titan, nh?ng làm gi?m ?? d?o c?a nó. Hàm l??ng oxy và nit? trong titan th??ng ???c quy ??nh d??i 0,15-0,2% và 0,04-0,05% t??ng ?ng. ?? hòa tan c?a hydro trong pha alpha r?t nh?. L??ng hydro hòa tan quá m?c trong h?p kim titan s? t?o ra hydrua, làm cho h?p kim giòn. Th?ng th??ng hàm l??ng hydro trong h?p kim titan ???c ki?m soát d??i 0,015%. S? hòa tan c?a hydro trong titan là thu?n ngh?ch.

phan lo?i

Titanium là m?t ??ng phan có ?i?m nóng ch?y 1720 (?) C và c?u trúc m?ng l?c giác dày ??c ? nhi?t ?? d??i 882 (?), ???c g?i là alpha titan, và c?u trúc m?ng tinh th? t?p trung vào c? th? ? nhi?t ?? trên 882 (?) C , ???c g?i là beta titan. H?p kim titan v?i các c?u trúc vi m? khác nhau có th? thu ???c b?ng cách thêm các y?u t? h?p kim thích h?p ?? thay ??i nhi?t ?? bi?n ??i pha và hàm l??ng pha d?n d?n. H?p kim titan có ba lo?i c?u trúc ma tr?n ? nhi?t ?? phòng. H?p kim titan c?ng có th? ???c chia thành ba lo?i: h?p kim alpha, h?p kim (alpha + beta) và h?p kim beta. Trung Qu?c ???c ??i di?n b?i TA, TC và TB t??ng ?ng.

H?p kim titan alpha

Nó là m?t h?p kim m?t pha bao g?m dung d?ch r?n pha alpha. ?ó là pha alpha c? ? nhi?t ?? chung và ? nhi?t ?? ?ng d?ng th?c t? cao h?n. Nó có c?u trúc ?n ??nh, ch?ng mài mòn cao h?n và ch?ng oxy hóa(chǎn) m?nh h?n titan nguyên ch?t. S?c m?nh và kh? n?ng ch?ng leo c?a nó ???c duy trì ? nhi?t ?? 500 600 C, nh?ng nó kh?ng th? ???c t?ng c??ng b?ng cách x? ly nhi?t và s?c m?nh c?a nó ? nhi?t ?? phòng kh?ng cao.

H?p kim titan Beta

Nó là m?t h?p kim m?t pha bao g?m dung d?ch r?n pha beta. Nó có s?c m?nh cao mà kh?ng c?n x? ly nhi?t. Sau khi d?p t?t và l?o hóa(chǎn), h?p kim ???c t?ng c??ng h?n n?a, và c??ng ?? nhi?t ?? phòng c?a nó có th? ??t t?i 1372-1666 MPa. Tuy nhiên, ?? ?n ??nh nhi?t c?a nó kém và kh?ng phù h?p ?? s? d?ng ? nhi?t ?? cao.

H?p kim titan Alpha + beta

Nó là m?t h?p kim hai pha có ??c tính toàn di?n t?t, ?n ??nh c?u trúc t?t, ?? b?n t?t, ?? d?o và ??c tính bi?n d?ng nhi?t ?? cao. Nó có th? ???c x? ly d??i áp l?c nóng và ???c t?ng c??ng b?ng cách làm ngu?i và l?o hóa(chǎn). Sau khi x? ly nhi?t, ?? b?n t?ng thêm 50%-100% so v?i tr?ng thái ? và c??ng ?? nhi?t ?? cao có th? ho?t ??ng trong m?t th?i gian dài ? nhi?t ?? 400 500 và ?? ?n ??nh nhi?t c?a nó kém h?n so v?i h?p kim titan alpha.

Trong s? ba lo?i h?p kim titan, h?p kim Alpha-titan và h?p kim alpha + beta-titan ???c s? d?ng ph? bi?n nh?t; H?p kim alpha-titan có kh? n?ng gia c?ng t?t nh?t, ti?p theo là h?p kim alpha + beta-titan và h?p kim beta-titan. Alpha h?p kim titan m? TA, beta h?p kim titan m? TB, alpha + beta h?p kim titan m? TC.

?ng d?ng c?a h?p kim titan

H?p kim titan có th? ???c chia thành h?p kim ch?u nhi?t, h?p kim c??ng ?? cao, h?p kim ch?ng ?n mòn (h?p kim Ti-Mo, Ti-Pd, v.v.), h?p kim nhi?t ?? th?p và h?p kim ch?c n?ng ??c bi?t (v?t li?u l?u tr? hydro Ti-Fe và b? nh? Ti-Ni H?p kim). Thành ph?n và tính ch?t c?a h?p kim ?i?n hình ???c th? hi?n trong b?ng.

Thành ph?n và c?u trúc pha khác nhau có th? thu ???c b?ng cách ?i?u ch?nh quá trình x? ly nhi?t. Ng??i ta th??ng tin r?ng c?u trúc can b?ng t?t có ?? d?o t?t h?n, ?n ??nh nhi?t và ?? b?n m?i; c?u trúc hình tròn có s?c b?n cao h?n, s?c m?nh leo và ?? b?n g?y; c?u trúc h?n h?p can b?ng và acicular có tính ch?t toàn di?n t?t h?n.

H?p kim titan có ?? b?n cao, m?t ?? th?p, tính ch?t c? h?c t?t, ?? b?n và ch?ng ?n mòn t?t. Ngoài ra, h?p kim titan có hi?u su?t c?ng ngh? kém và khó c?t. Nó r?t d? dàng ?? h?p th? các t?p ch?t nh? hydro, oxy, nit? và carbon khi làm vi?c nóng. Ngoài ra còn có kh? n?ng ch?ng mòn kém và quy trình s?n xu?t ph?c t?p. Vi?c s?n xu?t titan c?ng nghi?p b?t ??u vào n?m 1948. V?i s? phát tri?n c?a ngành hàng kh?ng, ngành c?ng nghi?p titan ?ang phát tri?n v?i t?c ?? trung bình 8% m?i n?m. Hi?n t?i, s?n l??ng v?t li?u ch? bi?n h?p kim titan hàng n?m trên th? gi?i ?? ??t h?n 40.000 t?n, và có g?n 30 lo?i h?p kim titan. Các h?p kim titan ???c s? d?ng r?ng r?i nh?t là Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) và titan tinh khi?t c?ng nghi?p (TA1, TA 2 và TA3).

H?p kim titan ch? y?u ???c s? d?ng ?? ch? t?o các b? ph?n máy nén c?a ??ng c? máy bay, ti?p theo là tên l?a, tên l?a và máy bay t?c ?? cao. Vào gi?a nh?ng n?m 1960, titan và h?p kim c?a nó ?? ???c s? d?ng trong c?ng nghi?p nói chung ?? ch? t?o ?i?n c?c trong c?ng nghi?p ?i?n phan, ng?ng t? trong các nhà máy ?i?n, lò s??i ?? l?c d?u và kh? m?n n??c bi?n, và các thi?t b? ki?m soát ? nhi?m m?i tr??ng. Titanium và h?p kim c?a nó ?? tr? thành m?t lo?i v?t li?u k?t c?u ch?ng ?n mòn. Ngoài ra, nó c?ng ???c s? d?ng ?? s?n xu?t v?t li?u l?u tr? hydro và h?p kim b? nh? hình d?ng.

H?p kim titan và titan ???c nghiên c?u vào n?m 1956 t?i Trung Qu?c, và s?n xu?t c?ng nghi?p v?t li?u titan và h?p kim TB2 ???c phát tri?n vào gi?a nh?ng n?m 1960.

H?p kim titan là m?t v?t li?u c?u trúc quan tr?ng m?i ???c s? d?ng trong ngành hàng kh?ng v? tr?. Tr?ng l??ng riêng, ?? b?n và nhi?t ?? ph?c v? c?a nó n?m gi?a nh?m và thép, nh?ng nó có ?? b?n riêng cao và kh? n?ng ch?ng ?n mòn n??c bi?n tuy?t v?i và hi?u su?t nhi?t ?? c?c th?p. N?m 1950, M? l?n ??u tiên s? d?ng máy bay ném bom chi?n ??u F-84 làm các b? ph?n kh?ng ch?u l?c nh? t?m cách nhi?t than sau, mui d?n khí và mui sau. K? t? nh?ng n?m 1960, vi?c s? d?ng h?p kim titan ?? chuy?n t? than máy bay sau sang than máy bay gi?a, thay th? m?t ph?n thép k?t c?u ?? ch? t?o các b? ph?n ch?u l?c quan tr?ng nh? vách ng?n, d?m, cánh và n?p tr??t. L??ng h?p kim titan ???c s? d?ng trong máy bay quan s? t?ng nhanh chóng, ??t 20%-25% tr?ng l??ng c?a k?t c?u máy bay. H?p kim titan ?? ???c s? d?ng r?ng r?i trong máy bay dan d?ng t? nh?ng n?m 1970. Ví d?, l??ng Titanium ???c s? d?ng trong máy bay ch? khách Boeing 747 là h?n 3640 kg. Titan dùng cho máy bay có ch? s? Mach nh? h?n 2,5 ???c s? d?ng ch? y?u ?? thay th? thép nh?m gi?m tr?ng l??ng k?t c?u. Ví d?, máy bay trinh sát t?c ?? cao SR-71 c?a Hoa K? (bay Mach s? 3, ?? cao bay 26.212 mét), titan chi?m 93% tr?ng l??ng k?t c?u c?a máy bay, ???c g?i là máy bay “toàn titan”. Khi t? l? l?c ??y - tr?ng l??ng c?a ??ng c? aero t?ng t? 4 lên 6 ??n 8 lên 10 và nhi?t ?? ??u ra c?a máy nén t?ng t? 200 ??n 300 ?? C ??n 500 ??n 600 ?? C, ??a và l??i máy nén áp su?t th?p ban ??u ???c làm b?ng nh?m ph?i ???c thay th? b?ng h?p kim titan, ho?c ??a và l??i máy nén áp su?t cao làm b?ng h?p kim titan thay vì thép kh?ng g?, ?? gi?m tr?ng l??ng k?t c?u. Trong nh?ng n?m 1970, l??ng h?p kim titan ???c s? d?ng trong ??ng c? hàng kh?ng th??ng chi?m 20%-30% trong t?ng tr?ng l??ng c?a k?t c?u. Nó ch? y?u ???c s? d?ng ?? s?n xu?t các thành ph?n máy nén, ch?ng h?n nh? qu?t titan rèn, ??a và cánh máy nén, v? máy nén titan ?úc, v? trung gian, v? ? tr?c, v.v. Tàu v? tr? ch? y?u s? d?ng ?? b?n c? th? cao, ch?ng ?n mòn và ch?u nhi?t ?? th?p c?a h?p kim titan ?? s?n xu?t các lo?i bình ch?u áp l?c, thùng nhiên li?u, day bu?c, day ?ai d?ng c?, khung và v? tên l?a. M?i hàn t?m h?p kim titan c?ng ???c s? d?ng trong v? tinh trái ??t nhan t?o, m?-?un m?t tr?ng, tàu v? tr? có ng??i lái và tàu con thoi.