18 марта 2019
Титановые сплавы – это передовые металлические соединения, в основе которых лежит титан, обладающий непревзойдённой антикоррозийностью, конструкционной прочностью и тугоплавкостью. Высокая химическая пассивность титана превосходит аналогичные характеристики лучших марок нержавеющих сталей. Эти свойства в той или иной степени имеют место в различных титановых сплавах, что обуславливает высокий спрос на это группу металлов в различных областях промышленности. Титановые сплавы получают путём традиционного легирования чистого титана дополнительными металлами и минералами, что позволяет получать на выходе материалы с различными физико-химическими свойствами. Основные легирующие элементы в титановых сплавах это алюминий, никель, олово, медь, железо, молибден, цирконий, ванадий и хром.
Титановые сплавы в металловедении классифицируются по конфигурации кристаллических решёток, от которой напрямую зависят те или иные свойства конечного материала. Определённые легирующие элементы стимулируют стабилизацию кристаллических решёток титанового сплава в форме гексаэдра (α-состояние) и в форме куба (β-состояние). Поэтому специалисты различают три вида титановых сплавов α, β и смешанное – (α + β).
К титановым сплавам с кристаллической решёткой типа α относят соединения с использованием в качестве легирующих элементов алюминия, циркония и олова. Соединение титана с алюминием или оловом позволяет получать титановый пруток из жаропрочных сплавов, который применяются при изготовлении термостойких деталей, работающих в условиях повышенных температур на ответственных участках. Подобные сплавы сохраняют свою техническую и конструктивную прочность при температуре до 400 °С. Дополнительные основные свойства α-сплавов можно перечислить следующим списком:
- хорошая свариваемость;
- высокая жидкотекучесть;
- низкий предел застывания.
Последние два свойства позволяют активно использовать титановые α-сплавы в отливке деталей и заготовок фасонным методом.
Если в α-сплавах процентный состав легирующих элементов минимален, то подобные соединения называют техническим титаном. Технический титан хорошо поддаётся холодной штамповке и другим видам механической обработки.
Титановые сплавы второй категории, так называемые β-сплавы, отличаются следующими свойствами:
- более высокая пластичность;
- противостояние ползучести;
- способность к холодной механической обработке;
- возможность упрочнения различными методами.
Единственный недостаток титановых сплавов этой категории – это сравнительно низкий термальный предел рабочего режима – при температуре выше 300 °С металлы этой группы склоны к охрупчиванию.
И, наконец, двухфазные титановые сплавы (α + β) представлены самой широкой группой соединений титана, используемых в промышленном масштабе. Эти металлы вобрали в себя все ценные свойства двух вышеупомянутых вариантов, за исключением хорошей свариваемости – из-за особенностей структуры кристаллической решётки на сварных швах титановых сплавов (α + β) могут наблюдаться явления охрупчивания и растрескивания.
Как и большинство сплавов на основе цветных металлов, материалы этой категории подразделяются на деформированные и литейные. Деформированные титановые сплавы используются для производства деталей методами механической обработки, а литейные – с помощью фасонного литья. Кроме того, титановые сплавы условно подразделяются в соответствии с областью применения на следующие группы:
- сплавы для сварных конструкций;
- жаропрочные сплавы;
- сплавы, обладающие механической прочностью, используемые в изготовлении штампованных изделий.
Сегодня титановые листы активно применяются в производстве ответственных деталей различной спецификации для машиностроения и строительства, а также в авиационной и космической промышленности.