1.
Zatiaľ čo sila - na - pomer hmotnosti je prvoradý, niekoľko ďalších vnútorných vlastností zliatin titánu je rovnako kritických pre tieto vysoké {{}}} výkonnostné sektory:
Výnimočná rezistencia na koróziu: Titán prirodzene tvorí hustú, adherentnú a stabilnú vrstvu oxidu (Tio₂), ktorá sa okamžite reformuje, ak je poškodená. Vďaka tomu sú titánové tyče vysoko odolné voči rozsiahlemu rozsahu prostredí, vrátane slanej vody, telesných tekutín, chloridov a mnohých chemikálií, ktoré ďaleko prevyšujú hliník a nehrdzavejúce ocele v špecifických médiách.
Biokompatibilita: Toto je kľúč pre lekárske implantáty. Titanium nie je - toxický a ľudské telo nie je odmietnutý. Jeho schopnosť osseointegrácie - Schopnosť kosti rásť a prilepiť na povrch titánu - z neho robí ideálny materiál pre ortopedické tyče používané v miechových tyčí, bedrových stonkách a kostných skrutkách.
Únava: zliatiny titánu vykazujú vynikajúcu pevnosť únavy, čo znamená, že pred poruchou môžu vydržať vysoký počet cyklických cyklov zaťaženia. To je absolútne nevyhnutné pre rotujúce časti v prúdových motoroch (napr. Kompresorové disky) a komponenty draku vystavených cyklom tlaku.
Modul elasticity: Modul titánu je asi polovica modulu ocele, čo znamená, že je flexibilnejší. Táto kontrolovaná flexibilita je prospešná v aplikáciách, ako sú ortopedické implantáty, kde bližší zhoda s modulom Bone môže pomôcť znížiť tienenie stresu.
2. Najbežnejšie sú stupne TI-6AL-4V (stupeň 5) a komerčne čistý titán (napr. Stupeň 2). Kedy by inžinier špecifikoval tyč CP titánu nad silnejšou zliatinou TI-6AL-4V?
Výber medzi titánom CP a Ti - 6AL-4V je klasický kompromis medzi pevnosťou, formovateľnosťou a odporom korózie.
Zadajte titány CP (stupne 1 - 4), keď je potrebná najvyššia úroveň formovateľnosti, ťažkosti a odolnosti proti korózii a extrémna mechanická pevnosť nie je primárnym vodičom. CP titán je ľahšie na studenú formu, ohýbanie a zvar. Je špecifikovaný pre chemické spracovateľské zariadenia (napr., Škrupiny výmenníka tepla, potrubie), morské komponenty a lekárske implantáty, kde je potrebná maximálna flexibilita a biokompatibilita bez vyššej pevnosti zliatiny (napr. Kraniálne platne).
Zadajte ti - 6AL - 4v (stupeň 5), keď sú kritické pevnosť, odpor únavy a zvýšená teplota (až do ~ 400 stupňov / 750 stupňov F). Je to pracovný koň pre letecké konštrukčné komponenty (nosníky podvozku, držiaky motora), komponenty turbíny a lekárske implantáty s vysokým stresom, ako sú femorálne stonky a ortopedické traumatické zariadenia. Kompromis je taký, že je menej ťažký a ťažší a stroj ako CP titán.
3. Aké sú hlavné výzvy na obrábanie spojené s tyčami zliatiny titánu a aké stratégie sa používajú na ich prekonanie?
Opakovanie titánu je notoricky ťažké kvôli jeho materiálnym vlastnostiam:
Nízka tepelná vodivosť: Teplo generované počas rezania sa nerozptyľuje do čipov alebo obrobku; Namiesto toho sa sústreďuje na hranu rezného nástroja, čo vedie k rýchlemu opotrebeniu a zlyhaniu nástrojov.
Vysoká chemická reaktivita: Pri vysokých teplotách, s ktorými sa vyskytuje počas obrábania, titán reaguje s materiálmi nástrojov (ako je karbid), čo spôsobuje galovanie, adhéziu a difúzne opotrebenie, ktoré tento nástroj degradujú.
Vytvrdenie práce: Titanium môže fungovať - počas rezania, čím sa následné prejdú ešte ťažšie a vedie k slabému povrchovému povrchu, ak nie je spravované.
Stratégie na prekonanie týchto výziev zahŕňajú:
Sharp Tools: Použitie ostrého, kladného - rake - Uhlové nástroje so špecializovanými povlakmi (napr. Tialn) na zníženie trenia a tepla.
Nízka rýchlosť, vysoká rýchlosť posuvu: využívanie nižších rýchlostí rezania na riadenie generovania tepla, ale pomocou vyšších rýchlosti posuvu na udržanie nástroja pred prácou - Vytvrdnutá zóna.
High - tlaková chladivá: Použitie High - Tlakového chladiacej kvapaliny smerovanej presne na rezacie rozhranie je rozhodujúce. Odstraňuje teplo, mazne rez a vymyje čipy, aby sa zabránilo rezatiu re -.
Pevné nastavenia: Zabezpečenie extrémnej tuhosti v stroji, obrobku a príslušenstve, aby ste pôsobili proti pramenici titánu a vyhýba sa chatovaniu.
4. Ako ovplyvňuje mikroštruktúra typu zliatiny titánu (napr. Alpha, beta, alfa - beta) jej mechanické vlastnosti a výber pre aplikáciu?
Zliatinové prvky a výsledná mikroštruktúra definujú schopnosti titánovej zliatiny. Tri hlavné triedy sú:
Alpha zliatiny (napr. CP Ti, Ti - 5AL - 2,5Sn): tieto nie sú - ošetrené a sú primárne posilňované prostredníctvom posilnenia tuhej látky. Vykazujú vynikajúcu zvárateľnosť, odolnosť proti tečeniam pri zvýšených teplotách a dobrú odolnosť proti korózii. Zvyčajne sa používajú pri chemickom spracovaní a kryogénnych aplikáciách.
Alpha - zliatiny beta (napr. TI-6AL-4V): Toto je najbežnejšia trieda. Môžu sa posilniť tepelným spracovaním (ošetrenie roztoku a starnutia), čo vyráža jemné alfa častice v transformovanej beta matrici. To ponúka vynikajúcu rovnováhu sily, ťažnosti a únavovej sily. Sú predvolenou voľbou pre väčšinu leteckých a lekárskych aplikácií.
Zliatinami beta (napr. Ti - 10V - 2Fe-3AL, Ti-15V-3CR-3SN-3AL): sú bohaté na stabilizátory beta (napr. V, MO, CR). Ponúkajú veľmi vysokú pevnosť (najvyššie z tried), vynikajúcu tvrdosť v hrubých úsekoch a zlepšenú formovateľnosť v stave ošetrenom roztokom. Môžu však mať nižšiu ťažnosť a sú hustejšie. Používajú sa v vysokopevnostných leteckých komponentoch, ako je podvozok a pružiny.
5. Aká je úloha tradične vyrábaných tyčianskych tyčí zliatiny titánu v kontexte aditív (AM)?
Napriek rastu AM (alebo 3D tlače) na výrobu komplexných titánových častí zostávajú tradičné kované titánové tyčinky úplne nevyhnutné a často sa dopĺňajú:
Surovina pre AM: Mnoho procesov kovových AM, najmä usmerňovaných energetických depozícií (DED), používa ako svoj materiál suroviny zásobník zliatiny titánovej zliatiny. Bar je privádzaný do stroja ako drôt, ktorý sa má roztaviť zdrojom energie (laserový/elektrónový lúč).
Billety na kovanie: Kritické letecké komponenty sú často kované z veľkých titánových stĺpcov (sochory), aby sa dosiahli vynikajúce mechanické vlastnosti {{}} konkrétne, jemná, rovnomerná štruktúra zŕn a smerová sila -, ktoré je ťažké replikovať s AM. Časti AM často vyžadujú horúci izostatický lisovací (HIP) krok na dosiahnutie podobnej hustoty.
Opakovanie z baru: Pre mnoho aplikácií je ekonomickejšie, rýchlejšie a poskytuje lepšie vlastnosti na to, aby ste jednoducho priviedli komponent z pevnej lišty, najmä pre jednoduchšie geometrie, vysoké -, alebo kde sú požadované anizotropné vlastnosti kočnej tyče.
Hybridná výroba: Bežným prístupom je použitie AM na zostavenie blízkeho - net - preformul, ktorý sa potom dokončí - opracovaný z definovanej štruktúry data. Kondie a náradie pre toto obrábanie sa často vyrába zo zásoby titánovej tyče s vysokou -.
