Каковы свойства и технологические характеристики титановых сплавов?

Титановые сплавы сочетают в себе низкую плотность с высокой прочностью, термостойкостью и коррозионной стойкостью. В источнике приводятся значения предела прочности на разрыв от 686 до 1 176 МПа при плотности, приблизительно равной плотности стали марки 60%, и твердости от 32 до 38 по шкале HRC.

Механические и тепловые свойства

В источнике указан модуль упругости, равный 1,078 × 10³ до 1,176 × 10³ МПа. [ПРОВЕРИТЬ: это значение кажется необычно низким для титановых сплавов и было взято из китайского источника.] Некоторые титановые сплавы сохраняют полезные эксплуатационные характеристики при температурах от 550 до 600 °C, в то время как другие сохраняют вязкость даже при температурах до -253 °C. При температурах ниже примерно 550 °C стабильная поверхностная пленка обеспечивает хорошую стойкость к воздействию многих коррозионных сред.

Характеристики обработки

Титан обладает низкой теплопроводностью, поэтому тепло, выделяющееся при резке, концентрируется вблизи кромки инструмента. Кроме того, он имеет сильную химическую совместимость с материалами инструмента и низкий модуль упругости, что способствует пружинному отскоку и вибрации. Обычно используются инструменты из карбида вольфрама семейства WC-Co. Жесткие зажимные устройства, острые инструменты, подходящие углы наклона режущей кромки и зазора, контролируемые подачи и обильное смазочно-охлаждающее средство помогают снизить температуру, адгезию и вибрацию.

Характеристики шлифования

При шлифовании могут возникать высокие локальные температуры, возможна перегрузка шлифовального круга и повреждение поверхности. Следует использовать подходящий абразив и связующее вещество, поддерживать остроту круга, обеспечивать эффективное охлаждение и избегать чрезмерного давления. В местах, где усталостная прочность имеет решающее значение, необходимо проверять целостность поверхности.

Характеристики экструзии

Экструзия титана требует высокой температуры и давления. Необходимо согласовать температуру, скорость экструзии, конструкцию матрицы, меры безопасности и смазку. Контролируемый температурный градиент может улучшить текучесть металла, в то время как недостаточная смазка или неподходящий термический цикл приводят к увеличению количества поверхностных дефектов и нагрузки на инструмент.

Характеристики ковки

В источнике указан диапазон температур ковки — примерно от 1 000 до 1 200 °C — и деформация марок от 70% до 80%. При выборе температуры необходимо учитывать альфа-, бета- и двухфазные области, поскольку фазовый состав определяет текучесть и конечную микроструктуру. Содержание кислорода, азота и других интерстициальных элементов должно быть ограничено во избежание охрупчивания.

Характеристики литья

Расплавленный титан вступает в бурную реакцию с азотом, кислородом и многими огнеупорными материалами. Поэтому литье требует вакуумной или защищенной плавки, совместимых форм и тщательного контроля загрязнений. Ti-6Al-4V и Ti-5Al-2.5Sn — типичные литейные сплавы, упомянутые в источнике. Окончательный выбор технологии должен учитывать требуемую форму, свойства, целостность поверхности, объём производства и допустимую последующую обработку.