» » Промышленные титановые сплавы
28.04.2015

В промышленности титан находит применение главным образом в виде сплавов. Титан существует в двух модификациях: до температуры 880±20° в виде альфа-фазы и имеет гексагональную кристаллическую решетку. При более высоких температурах титан переходит в бета-фазу, имеющую решетку объемноцентрированного куба.
Добавка различных элементов по-разному влияет на температуру перехода альфафазы титана в бета-фазу Некоторые элементы, называемые стабилизаторами альфа-фазы, способствуют повышению температуры перехода альфа-фазы в бета-фазу, другие элементы, называемые стабилизаторами бета-фазы, способствуют понижению температуры перехода альфа-фазы в бета-фазу. Кроме этого, существуют элементы, которые понижают температуру перехода альфа-фазы в бета фазу, но сплавы титана с этими элементами, достигнув определенной, так называемой эвтектоидной, температуры, при дальнейшем охлаждении претерпевают превращения, при которых бета-фаза полностью распадается, образуя альфа-фазу и промежуточную гамма-фазу, обогащенную легирующим элементом.
Промышленные титановые сплавы

На рис. 36 показаны различные типы диаграмм состояния образуемых титаном с добавками легирующих элементов. На рис. 36, а приведена диаграмма состояния с элементами, стабилизирующими альфа-фазу; к ним относятся алюминий, кислород, азот, углерод; на рис. 36, б — диаграмма состояния с элементами, стабилизирующими бета-фазу. К этим элементам принадлежат молибден, ванадий, ниобий, тантал. На рис. 36, в приведена диаграмма состояния с элементами, образующими эвтектоид. К этим элементам относятся железо, вольфрам, марганец, кремний, никель медь.
Сплавы типа альфа

Из стабилизаторов альфа-фазы алюминий является единственной легирующей добавкой, которая, увеличивая прочность сплава, не снижает резко пластичности сплава. Все остальные стабилизаторы — кислород, азот и углерод — даже в небольших количествах приводят к резкому повышению прочности и снижению пластичности титана. Двойные сплавы титана с алюминием содержат до 7% алюминия, сплавы, содержащие алюминия более 7%, обладают горячеломкостью при температурах свыше 850°. Алюминий добавляется также в тройные сплавы титана, так как его присутствие в сплаве улучшает свариваемость.
Сплавы типа бета

Легирование титана железом, марганцем, хромом, молибденом снижает температуру превращения альфа фазы в бета-фазу и делает возможным существование бета-фазы при низких температурах. Однако сплавы бета-титана не нашли промышленного применения; все современные промышленные сплавы титана имеют смешанную структуру альфа- и бета-фаз.
Сплавы типа альфа — бета

К числу промышленных титановых сплавов этого типа относятся сплавы с марганцем, хромом, железом, молибденом, ванадием. В США известны сплавы, содержащие 4% Al и 4% Mn; двойные сплавы титана с 7% Mn, 3% Al и 5% Cr и с 6% Al, 4% V, 3% Mn, по 1% железа, хрома, молибдена и ванадия; 2% Cr, 2% Fe, 2% Mo, 5% Al, 1% Cr, 1,25% Fe и 1,5% Mo, а также ряд других.
Получение сплавов дуговой плавкой производится путем добавки легирующих элементов в электрод при первой переплавке губки. Вторая переплавка полученного слитка, который в этом случае является расходуемым электродом, способствует наиболее равномерному распределению легирующей добавки как по сечению, так и по высоте слитка.
Применение титановых сплавов

Титановые сплавы немагнитны и обладают высокими механическими свойствами и коррозионной устойчивостью, а также малым удельным весом. Высокая механическая прочность титановых сплавов в сочетании с малым удельным весом дает удельную прочность более высокую, чем удельная прочность сплавов из других промышленных металлов.
Титановые сплавы применяются в авиационной промышленности, судостроении, ракетной технике и различных отраслях машиностроения. Применение в авиации титановых сплавов определяется их малым удельным весом, высокой прочностью.
Применение титановых сплавов в судостроении объясняется высокой коррозионной устойчивостью титановых сплавов в морской воде; эта отрасль промышленности, возможно, будет основным потребителем титановых сплавов.
Кроме того, титан находит применение в специальном и особенно химическом машиностроении, где высокая коррозионная устойчивость титановых сплавов особенно ценна.