O que é liga de titânio de alta temperatura?
Alta temperaturaliga de titânio, também conhecida como liga de titânio resistente ao calor, pode funcionar em altas temperaturas por muito tempo. Possui alta resistência, boa resistência à fluência e estabilidade térmica à temperatura de serviço. Possui boa resistência à fadiga tanto em temperatura ambiente quanto em alta temperatura, e boa plasticidade em temperatura ambiente.
Ligas de titânio com diferentes temperaturas de serviço
Em 1954, os Estados Unidos desenvolveram a liga Ti-6AI-4V, a primeira liga de titânio de alta temperatura com características de fase +, que pode ser usada em graus 300~350 graus e tem sido usada em naves espaciais. como a espaçonave Apollo, o míssil Atlas e o satélite Ranger. No entanto, a liga Ti-6AI-4V tem desvantagens, como baixa resistência ao calor, temperabilidade insatisfatória, baixo desempenho no trabalho a frio e processo de preparação complexo. As ligas próximas ao titânio têm a excelente resistência à fluência das ligas e a alta resistência das ligas +. Uma série de ligas de titânio de alta temperatura reforçadas com solução sólida foram desenvolvidas adicionando uma variedade de elementos de liga a ligas próximas. Adicionar elementos como A1, Sn e Zr para aumentar a temperatura de recristalização de ligas de titânio e adicionar elementos como Mo, W, Nb, Fe e Cr para aumentar a resistência a altas temperaturas das ligas de titânio. A resistência a altas temperaturas das ligas de titânio é significativamente melhorada através da formação de fases multifásicas e compostas, e a temperatura máxima de operação é aumentada de 350 graus para 600 graus. A Tabela 3-15 mostra ligas típicas de titânio com diferentes temperaturas de serviço.
Tabela 3-15
A figura 3-56 mostra peças de liga de titânio usadas em motores no Reino Unido e em meu país. As peças do compressor do motor Rolls-Royce 593 são quase todas feitas de titânio. Conforme mostrado na Figura 3-56 (a), os discos de baixa e alta pressão são feitos de liga IMI550. meu país também usa uma variedade de ligas de titânio em motores a jato. Conforme mostrado na Figura 3-56 (b), o rotor do compressor de alta pressão é feito de liga TC11.
Figura 3-56 Peças de liga de titânio para motores
Nos últimos anos, a maioria das ligas de titânio de alta temperatura de 600 graus que foram colocadas em uso ou estão sendo desenvolvidas em vários países são desenvolvidas a partir de ligas Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Si, que são quase do tipo alto- ligas de titânio de temperatura. Elementos como Sn, Zr, Mo e Si são adicionados à liga de titânio para dar pleno desempenho ao efeito de fortalecimento da solução sólida de A|. A Tabela 3-16 lista a composição nominal e as propriedades de ligas típicas de titânio de alta temperatura que podem suportar temperaturas de 600 graus e acima.
Classes de ligas de titânio para alta temperatura em vários países Tabela 3-16 listas
Pode-se observar que todas as ligas de titânio de alta temperatura que podem suportar 600 graus contêm uma certa quantidade de elementos estabilizadores fortes A1, elementos neutros Sn e Zr, e uma pequena quantidade (<4%) of B-stabilizing elements. Al is the most important alloying element in high-temperature titanium alloys. However, in order to prevent the precipitation of Ti;AI (α2) phase and make the alloy embrittled, the aluminum equivalent is usually controlled below 8%. The addition of Sn and Zr can improve the creep resistance of Ti-Al alloys without reducing the plasticity. A small amount of α-stabilizing elements can slow down the formation of α, phase and improve the process plasticity of the alloy. Among them, Mo is the most commonly used B-stabilizing element in high-temperature titanium alloys. After adding a small amount of Mo (<1%), the alloy has good high-temperature creep performance and thermal stability. Mo can also strengthen the B phase in high-temperature titanium alloys. Si is one of the important elements to improve the thermal strength of titanium alloys. High-temperature titanium alloys usually contain 0.1%~0.5% Si, which can greatly improve the high-temperature creep resistance of the alloy.
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