Progrès dans le développement des alliages de titane

Les excellentes propriétés du titane, des alliages de titane et des composés de titane ont conduit à un besoin urgent de ceux-ci. Cependant, le coût élevé de production a limité leur application.

Malgré leurs propriétés supérieures, les pièces en alliage de titane sont encore loin de l'application universelle du titane et de ses alliages, en raison de problèmes tels que les prix élevés, la mauvaise formabilité et la mauvaise soudabilité. Qu'il s'agisse de la fusion initiale du métal ou de son traitement ultérieur, le prix de l'alliage de titane est bien plus élevé que celui des autres métaux.

Avec le développement de la technologie de formage quasi net des alliages de titane et du soudage par faisceau d'électrons, du soudage à l'arc plasma, du soudage au laser et d'autres technologies de soudage modernes au cours des dernières années, les problèmes de formage et de soudage des alliages de titane ne sont plus un facteur clé limitant l'application des alliages de titane. ces dernières années, les pays ont développé de nouveaux types d'alliages de titane à faible coût et à hautes performances et s'efforcent de transformer les alliages de titane dans le domaine de l'industrie civile avec un énorme potentiel de marché. Les nouveaux progrès de la recherche sur les matériaux en alliage de titane au pays et à l'étranger se reflètent principalement dans les aspects suivants.

Alliage de titane haute température

Ces dernières années, les pays étrangers ont utilisé la technologie de solidification rapide/métallurgie des poudres, des matériaux composites renforcés de fibres ou de particules pour développer des alliages de titane comme direction de développement des alliages de titane à haute température, de sorte que l'utilisation des alliages de titane puisse être augmentée à plus de 650 degrés. température. La société américaine McDonnell Douglas a développé avec succès un alliage de titane de haute pureté et haute densité en utilisant la technologie de solidification rapide/métallurgie des poudres, et sa résistance à 760 degrés est équivalente à la résistance de l'alliage de titane actuel utilisé à température ambiante.

Alliage de titane à base de composé titane-aluminium

Par rapport aux alliages de titane généraux, aux composés de titane et d'aluminium à base de composés intermétalliques de sodium Ti3Al (2) et TiAl (), le grand avantage de la performance à haute température est bon (température élevée de 816 et 982 degrés, respectivement), résistance à l'oxydation, résistance au fluage et sa légèreté (densité des alliages haute température à base de nickel seulement 1/2), ces avantages en font l'avenir des composants structurels de moteurs d'avion et d'avions avec un matériau compétitif. Matériel.

Alliage de titane de type haute résistance et haute ténacité

L'alliage de titane de type précoce est le milieu-1950s par la société américaine Crucible développé l'alliage B120VCA (Ti-13v-11Cr-3Al). -Les alliages de titane de type ont de bonnes propriétés d'usinage à chaud et à froid, faciles à forger, peuvent être roulés, soudés, peuvent être une solution solide - traitement de vieillissement pour obtenir des propriétés mécaniques élevées, une bonne résistance à l'environnement et une bonne résistance à la rupture. Nouveaux alliages de titane de type haute résistance et haute ténacité Représentant des types suivants :

Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), l'alliage et les composants structurels d'avion couramment utilisés dans les performances de l'acier de construction à haute résistance 30CrMnSiA sont comparables à d'excellentes performances de forgeage ;

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), les performances de travail à froid de l'alliage sont meilleures que celles du titane pur industriel, et la résistance à la traction à température ambiante après vieillissement peut atteindre plus de 1000MPa ;

21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), l'alliage est un nouveau type d'alliage de titane solide et résistant à l'oxydation développé par la division Timet. de la société américaine Titanium Metals Company, avec une bonne résistance à l'oxydation et d'excellentes propriétés de travail à chaud et à froid, peut être transformé en feuilles d'une épaisseur de 0,064 mm ;

Alliage de titane ignifuge

Les alliages de titane conventionnels ont tendance à brûler dans certaines conditions, ce qui limite largement leur application. Face à cette situation, tous les pays ont lancé des recherches sur les alliages de titane ignifuges et ont réalisé quelques avancées. L'alliage c développé aux États-Unis, est un alliage de titane ignifuge insensible à la combustion continue, qui a été utilisé dans le moteur F119. BTT-1 et BTT-3 pour le développement russe d'alliages de titane ignifuges, sont des alliages Ti-Cu-Al, ont d'assez bonnes performances de processus de déformation thermique et peuvent être utilisés pour fabriquer des pièces complexes.

Alliage de titane médical

Le titane est non toxique, léger, de haute résistance et possède une excellente biocompatibilité. C'est un matériau métallique médical très idéal, qui peut être utilisé comme implants implantés dans le corps humain. À l'heure actuelle, l'alliage Ti-6Al-4v ELI est encore largement utilisé dans le domaine médical. Cependant, ces derniers précipiteront une très petite quantité d’ions vanadium et aluminium, réduisant ainsi leur adaptabilité cellulaire et pouvant nuire au corps humain. Ce problème suscite depuis longtemps une préoccupation généralisée dans la communauté médicale. Dès le milieu des années -1980, les États-Unis ont commencé à développer des alliages de titane biocompatibles sans aluminium ni vanadium pour la chirurgie orthopédique. Le Japon, le Royaume-Uni et d'autres pays ont également effectué de nombreux travaux de recherche dans ce domaine et réalisé de nouveaux progrès. On estime que dans un avenir proche, avec une résistance élevée, un faible module d'élasticité, ainsi que d'excellentes propriétés de moulage et de résistance à la corrosion, l'alliage de titane LU est susceptible de remplacer le Ti-6Al-4V. Alliage ELI, largement utilisé dans le domaine médical.