Liga de titânio refere-se a uma variedade de metais de liga feitos de titânio e outros metais. O titânio é um importante metal estrutural desenvolvido na década de 1950. A liga de titânio tem alta resistência, boa resistência à corrosão e alta resistência ao calor. Nas décadas de 1950 e 1960, o foco principal era o desenvolvimento de ligas de titânio de alta temperatura para motores de aeronaves e ligas estruturais de titânio para corpos de aeronaves.
Várias ligas de titânio resistentes à corrosão foram desenvolvidas na década de 1970. Desde a década de 1980, ligas de titânio resistentes à corrosão e ligas de titânio de alta resistência foram desenvolvidas ainda mais. Ligas de titânio são usadas principalmente para fazer peças de compressores de motores de aeronaves, seguidas por foguetes, mísseis e peças estruturais de aeronaves de alta velocidade.
O titânio é um novo tipo de metal. Suas propriedades estão relacionadas ao teor de impurezas de carbono, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, etc. O iodeto de titânio mais puro tem um teor de impurezas de no máximo 0.1%, mas sua resistência é baixa e sua plasticidade é alta. As propriedades do titânio industrial puro de 99,5% são: densidadeρ =4.5g/cm 3 , ponto de fusão 1725 graus , condutividade térmicaλ =15.24W/(mK), resistência à tração σb=539MPa, alongamento δ=25%, retração da seção ψ=25%, módulo de elasticidade E=1.078×105MPa, dureza HB195.
alta resistência
Tabela de comparação de desempenho de vários materiais metálicos
A densidade da liga de titânio é geralmente em torno de 4,51g/cm3, o que é apenas 60% daquela do aço. Algumas ligas de titânio de alta resistência excedem a resistência de muitos aços estruturais de liga. Portanto, a resistência específica (resistência/densidade) da liga de titânio é muito maior do que a de outros materiais estruturais de metal, e peças com alta resistência unitária, boa rigidez e peso leve podem ser feitas. Componentes de motores de aeronaves, armações, revestimentos, fixadores e trens de pouso, todos usam ligas de titânio.
Alta resistência térmica
A temperatura de uso é várias centenas de graus mais alta do que a da liga de alumínio. Ela ainda pode manter a resistência necessária em temperatura média e pode trabalhar por um longo tempo a 450-500 graus. Esses dois tipos de ligas de titânio ainda têm alta resistência específica na faixa de 150 graus a 500 graus, enquanto a resistência específica da liga de alumínio diminui significativamente a 150 graus. A temperatura de trabalho da liga de titânio pode atingir 500 graus, enquanto a da liga de alumínio fica abaixo de 200 graus.
Boa resistência à corrosão
As ligas de titânio funcionam em atmosfera úmida e água do mar, e sua resistência à corrosão é muito melhor do que a do aço inoxidável. Elas são particularmente resistentes a pites, corrosão ácida e corrosão sob tensão. Elas têm excelente resistência à corrosão a álcalis, cloretos, substâncias orgânicas de cloro, ácido nítrico, ácido sulfúrico, etc. No entanto, o titânio tem baixa resistência à corrosão para reduzir oxigênio e meios de sal de cromo.
Bom desempenho em baixas temperaturas
propriedades mecânicas em temperaturas baixas e ultrabaixas. Ligas de titânio com boas propriedades de baixa temperatura e elementos intersticiais extremamente baixos, como TA7, ainda podem manter uma certa plasticidade em -253 grau. Portanto, ligas de titânio também são um importante material estrutural de baixa temperatura.
Alta atividade química
Produtos de liga de titânio
O titânio tem alta atividade química e reage fortemente com O 2 , N 2 , H 2 , CO, CO 2 , vapor de água, amônia, etc. na atmosfera. Quando o teor de carbono é maior que 0.2%, o TiC duro será formado na liga de titânio; quando a temperatura é alta, ele também formará uma camada de superfície dura de TiN quando reagir com N; acima de 600 graus, o titânio absorve oxigênio para formar uma camada endurecida com alta dureza; quando o teor de hidrogênio aumenta, uma camada quebradiça também será formada. A camada de superfície dura e quebradiça produzida pela absorção de gás pode atingir uma profundidade de 0,1 a 0,15 mm, e o grau de endurecimento é de 20% a 30%. O titânio também tem alta afinidade química e é propenso à adesão à superfície de atrito.
Baixa condutividade térmica
usar
A liga de titânio tem alta resistência e baixa densidade, boas propriedades mecânicas, boa tenacidade e resistência à corrosão. Além disso, a liga de titânio tem baixo desempenho de processo, corte difícil e é muito fácil de absorver impurezas como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono durante o processamento a quente. Também tem baixa resistência ao desgaste e processo de produção complexo. A produção industrial de titânio começou em 1948. As necessidades do desenvolvimento da indústria da aviação levaram ao desenvolvimento da indústria de titânio a uma taxa média de crescimento anual de cerca de 8%. A produção anual de materiais de processamento de liga de titânio no mundo atingiu mais de 40.000 toneladas, e há quase 30 graus de liga de titânio. As ligas de titânio mais amplamente utilizadas são Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) e titânio puro industrial (TA1, TA2 e TA3). As ligas de titânio são usadas principalmente para fazer peças de compressores de motores de aeronaves, seguidas por foguetes, mísseis e peças estruturais de aeronaves de alta velocidade. Em meados dos anos -1960, o titânio e suas ligas foram usados na indústria em geral para fazer eletrodos para a indústria eletrolítica, condensadores para usinas de energia, aquecedores para refino de petróleo e dessalinização de água do mar e dispositivos de controle de poluição ambiental. O titânio e suas ligas se tornaram um material estrutural resistente à corrosão. Ele também é usado para produzir materiais de armazenamento de hidrogênio e ligas com memória de forma.