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Verwendung von Titanlegierungen

Oct 12, 2021

Titanlegierung hat eine hohe Festigkeit, geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus weisen Titanlegierungen eine schlechte Prozessleistung auf und sind schwer zu schneiden. Bei der Heißverarbeitung können Verunreinigungen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff sehr leicht aufgenommen werden. Hinzu kommen eine schlechte Abriebfestigkeit und komplexe Produktionsprozesse. Die industrielle Produktion von Titan begann 1948. Die Entwicklung der Luftfahrtindustrie erfordert, dass sich die Titanindustrie mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 8 % entwickelt. Die Welt's Jahresproduktion von Titanlegierungs-Verarbeitungsmaterialien hat mehr als 40.000 Tonnen erreicht, mit fast 30 Titanlegierungssorten. Die am häufigsten verwendeten Titanlegierungen sind Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) und industrielles Reintitan (TA1, TA2 und TA3).

Titanlegierungen werden hauptsächlich für die Herstellung von Kompressorkomponenten von Flugzeugtriebwerken verwendet, gefolgt von Strukturteilen von Raketen, Flugkörpern und Hochgeschwindigkeitsflugzeugen. Mitte der 1960er Jahre wurden Titan und seine Legierungen in der allgemeinen Industrie verwendet, um Elektroden in der Elektrolyseindustrie, Kondensatoren in Kraftwerken, Heizgeräte für die Erdölraffination und Meerwasserentsalzung und Geräte zur Kontrolle der Umweltverschmutzung herzustellen. Titan und seine Legierungen sind zu einer Art korrosionsbeständiger Konstruktionswerkstoffe geworden. Darüber hinaus wird es auch zur Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien und Formgedächtnislegierungen verwendet.

China begann 1956 mit der Erforschung von Titan und Titanlegierungen; Mitte der 1960er Jahre begann die industrialisierte Produktion von Titanwerkstoffen und entwickelte sich zu TB2-Legierungen.

Titanlegierung ist ein neuer wichtiger Strukturwerkstoff, der in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet wird. Sein spezifisches Gewicht, seine Festigkeit und seine Betriebstemperatur liegen zwischen Aluminium und Stahl, aber es ist stärker als Aluminium und Stahl und verfügt über eine ausgezeichnete Meerwasserkorrosionsbeständigkeit und eine Leistung bei extrem niedrigen Temperaturen. 1950 verwendeten die Vereinigten Staaten es erstmals auf dem Jagdbomber F-84 als nicht tragende Komponenten wie Hitzeschilde am hinteren Rumpf, Windabweiser und Leitwerksabdeckungen. Seit den 1960er Jahren verlagerte sich die Verwendung von Titanlegierungen vom hinteren Rumpf in den mittleren Rumpf und ersetzte teilweise Baustahl, um wichtige tragende Komponenten wie Spant, Träger und Klappenschieber herzustellen. Die Menge an Titanlegierung, die in Militärflugzeugen verwendet wird, hat schnell zugenommen und erreicht 20 bis 25 % des Gewichts der Flugzeugstruktur. Seit den 1970er Jahren begannen zivile Flugzeuge, Titanlegierungen in großen Mengen zu verwenden. Beispielsweise wurden in Passagierflugzeugen vom Typ Boeing 747 mehr als 3.640 Kilogramm Titan verwendet. Flugzeuge mit einer Machzahl von mehr als 2,5 verwenden Titan als Ersatz für Stahl, um das Strukturgewicht zu reduzieren. Als weiteres Beispiel, das US-amerikanische Höhen- und Hochgeschwindigkeitsaufklärungsflugzeug SR-71 (fliegende Machzahl 3, Flughöhe 26212 Meter), macht Titan 93% des Gewichts der Flugzeugstruktur aus, sogenannte &-Quote ;ganz Titan" Flugzeug. Wenn das Schub-Gewichts-Verhältnis des Flugzeugtriebwerks von 4-6 auf 8-10 steigt und die Verdichteraustrittstemperatur von 200-300°C auf 500-600°C steigt, werden die ursprünglichen Niederdruck-Verdichterscheiben und -schaufeln aus Aluminium müssen Verwenden Sie stattdessen eine Titanlegierung oder verwenden Sie eine Titanlegierung anstelle von Edelstahl, um Hochdruckverdichterscheiben und -schaufeln herzustellen, um das Strukturgewicht zu reduzieren. In den 1970er Jahren machte die in Flugzeugtriebwerken verwendete Menge an Titanlegierung im Allgemeinen 20 bis 30 % des Gesamtgewichts der Struktur aus. Es wurde hauptsächlich zur Herstellung von Kompressorkomponenten wie geschmiedeten Titanlüftern, Kompressorscheiben und -schaufeln, gegossenen Titankompressorgehäusen und Zwischenprodukten verwendet. Gehäuse, Lagergehäuse usw. Das Raumfahrzeug nutzt hauptsächlich die hohe spezifische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Tieftemperaturbeständigkeit von Titanlegierungen, um verschiedene Druckbehälter, Kraftstofftanks, Befestigungselemente, Instrumentengurte, Strukturen und Raketenhüllen herzustellen. Künstliche Erdsatelliten, Mondmodule, bemannte Raumfahrzeuge und Raumfähren verwenden ebenfalls blechgeschweißte Teile aus Titanlegierung.


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