YATB640 Titanlegierungs-Metallspritzgussteile

Leistung der Titanlegierung

Titan ist eine neue Art von Metall. Die Leistung von Titan hängt vom Verunreinigungsgehalt von Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff usw. ab. Der Verunreinigungsgehalt von reinem Titaniodid überschreitet nicht 0,1 %, aber seine Festigkeit ist gering und seine Plastizität hoch. Die Eigenschaften von 99,5 % industriellem reinem Titan sind: Dichte ρ=4.5g/cm3, Schmelzpunkt 1725 Grad, Wärmeleitfähigkeit λ=15.24W/(mK), Zugfestigkeit σb=539MPa, Dehnung δ=25 %, Querschnitt- Schrumpfung ψ=25 %, Elastizitätsmodul E=1.078×105 MPa, Härte HB195.

(1) Hohe Festigkeit Die Dichte einer Titanlegierung liegt im Allgemeinen bei etwa 4,5 g/cm3, was nur 60 % der Dichte von Stahl entspricht. Die Festigkeit von reinem Titan kommt der von gewöhnlichem Stahl nahe. Einige hochfeste Titanlegierungen übertreffen die Festigkeit vieler legierter Baustähle. Daher ist die spezifische Festigkeit (Festigkeit/Dichte) von Titanlegierungen viel größer als die anderer metallischer Strukturmaterialien, wie in Tabelle 7-1 gezeigt. Es können Teile und Komponenten mit hoher Festigkeit, guter Steifigkeit und geringem Gewicht hergestellt werden. Derzeit wird Titanlegierung in Flugzeugtriebwerkskomponenten, Skeletten, Häuten, Befestigungselementen und Fahrwerken verwendet.

(2) Hohe thermische Festigkeit. Die Betriebstemperatur ist mehrere hundert Grad höher als die von Aluminiumlegierungen. Es behält auch bei mittlerer Temperatur die erforderliche Festigkeit bei und kann bei 450–500 Grad lange arbeiten. Diese beiden Arten von Titanlegierungen weisen im Bereich von 150 bis 500 Grad immer noch eine hohe spezifische Festigkeit auf, während die spezifische Festigkeit von Aluminiumlegierungen bei 150 Grad deutlich abnimmt. Die Arbeitstemperatur von Titanlegierungen kann 500 Grad erreichen, während die von Aluminiumlegierungen unter 200 Grad liegt.

(3) Gute Korrosionsbeständigkeit. Titanlegierungen funktionieren in feuchter Atmosphäre und im Meerwassermedium und ihre Korrosionsbeständigkeit ist viel besser als die von Edelstahl; es weist eine hohe Beständigkeit gegen Lochfraß, Säurekorrosion und Spannungskorrosion auf; Es verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkali, Chlorid, chlororganischen Substanzen, Salpetersäure, Schwefelsäure usw. Titan weist jedoch eine schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber reduzierenden Sauerstoff- und Chromsalzmedien auf.

4) Gute Leistung bei niedrigen Temperaturen. Titanlegierungen können ihre mechanischen Eigenschaften auch bei niedrigen und extrem niedrigen Temperaturen beibehalten. Titanlegierungen mit gutem Tieftemperaturverhalten und extrem geringen Zwischengitterelementen, wie z. B. TA7, können bei -253 Grad noch eine gewisse Plastizität aufrechterhalten. Daher ist Titanlegierung auch ein wichtiges Strukturmaterial für niedrige Temperaturen.

(5) Hohe chemische Aktivität Titan hat eine hohe chemische Aktivität und reagiert stark mit O, N, H, CO, CO2, Wasserdampf, Ammoniak usw. in der Atmosphäre. Wenn der Kohlenstoffgehalt mehr als 0,2 % beträgt, bildet sich in der Titanlegierung hartes TiC; Wenn die Temperatur hoch ist, bildet es bei Reaktion mit N auch eine harte TiN-Oberflächenschicht. Bei Temperaturen über 600 Grad absorbiert Titan Sauerstoff und bildet eine gehärtete Schicht mit sehr hoher Härte. Bei steigendem Wasserstoffgehalt bildet sich zudem eine spröde Schicht. Die Tiefe der durch die Gasabsorption erzeugten harten und spröden Oberflächenschicht kann 0,1 bis 0,15 mm erreichen, und der Härtungsgrad beträgt 20 bis 30 %. Titan hat außerdem eine hohe chemische Affinität und neigt zur Anhaftung an der Reibfläche.

(6) Kleine Wärmeleitfähigkeit und geringer Elastizitätsmodul. Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt λ=15.24W/(mK). Die Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungsprodukten beträgt etwa 1/4 von Nickel, 1/5 von Eisen und 1/14 von Aluminium, während die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Titanlegierungen etwa 50 % niedriger ist als die von Titan. Der Elastizitätsmodul einer Titanlegierung beträgt etwa die Hälfte des Elastizitätsmoduls von Stahl, daher weist sie eine geringe Steifigkeit auf und lässt sich leicht verformen. Es ist nicht für die Herstellung schlanker Stäbe und dünnwandiger Teile geeignet. Der Rückprall der bearbeiteten Oberfläche beim Schneiden ist sehr groß, etwa zwei- bis dreimal so hoch wie bei rostfreiem Stahl, was zu starker Reibung, Adhäsion und Bindungsverschleiß auf der Rückseite des Werkzeugs führt.

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