¿Cuáles son los tipos de aleaciones de titanio? Explicación detallada de los tipos de aleaciones de titanio
En el vasto universo de los materiales metálicos, la aleación de titanio destaca por su encanto único. No solo tiene un cuerpo ligero, sino que también tiene múltiples ventajas como alta resistencia, resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas, convirtiéndose en un material indispensable e importante en el campo industrial moderno. Entonces, ¿cuáles son los tipos de aleaciones de titanio? Hoy, entremos en el mundo de las aleaciones de titanio y exploremos su diverso encanto.
1. Aleación de titanio de alta temperatura Ti-6Al-4V
La primera aleación de titanio de alta temperatura desarrollada con éxito en el mundo es Ti-6Al-4V, con una temperatura de servicio de 300-350 grados. Posteriormente, se desarrollaron una tras otra aleaciones como IMI550 y BT3-1 con una temperatura de servicio de 400 grados e IMI679, IMI685, Ti-6246, Ti-6242 con una temperatura de servicio de 450~500 grados. En la actualidad, las nuevas aleaciones de titanio de alta temperatura que se han utilizado con éxito en motores de aeronaves incluyen las aleaciones IMI829 e IMI834 en el Reino Unido; la aleación Ti-1100 en los Estados Unidos; Aleaciones BT18Y y BT36 en Rusia, etc. En los últimos años, los países extranjeros han adoptado la tecnología de solidificación rápida/pulvimetalurgia y los materiales compuestos reforzados con fibras o partículas para desarrollar aleaciones de titanio como la dirección de desarrollo de aleaciones de titanio de alta temperatura, de modo que la temperatura de uso de las aleaciones de titanio se puede aumentar a más de 650 grados. McDonnell Douglas de los Estados Unidos ha desarrollado con éxito una aleación de titanio de alta pureza y alta densidad utilizando tecnología de solidificación rápida/pulvimetalurgia. Su resistencia a 760 grados es equivalente a la resistencia de las aleaciones de titanio que se utilizan actualmente a temperatura ambiente.
2. Aleaciones de titanio basadas en compuestos de titanio y aluminio.
En comparación con las aleaciones de titanio generales, las ventajas de los compuestos de titanio y aluminio basados en compuestos intermetálicos de sodio Ti3Al (2) y TiAl () son un buen rendimiento a altas temperaturas (las temperaturas de uso son 816 y 982 grados respectivamente), una fuerte resistencia a la oxidación, una buena resistencia a la fluencia y peso ligero (la densidad es solo la mitad de la de las aleaciones de alta temperatura a base de níquel). Estas ventajas lo convierten en un material competitivo para futuros motores de aviación y piezas estructurales de aeronaves. En la actualidad, se han iniciado dos aleaciones de titanio basadas en Ti3Al, Ti-21Nb-14Al y Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo. producción en masa en Estados Unidos. Otras aleaciones de titanio basadas en Ti3Al desarrolladas en los últimos años incluyen Ti-24Al-11Nb, Ti25Al-17Nb-1Mo y Ti-25Al{{27} }Nb-3V-1Mo. El rango de composición de las aleaciones de titanio basadas en TiAl ( ) es TAl-(1-10)M (% at.), donde M es al menos un elemento entre v, Cr, Mn, Nb, Mn, Mo y W. Recientemente, las aleaciones de titanio basadas en TiAl3-, como la aleación Ti-65Al-10Ni, han comenzado a atraer la atención.
3. Aleación de titanio de alta resistencia y alta tenacidad.
La aleación de titanio de tipo B12 fue desarrollada por primera vez por Crucible en los Estados Unidos a mediados de la década de 1910. La aleación de titanio de tipo B12-13VCA (Ti-13v-11Cr-3Al) tiene buenas propiedades de procesamiento en caliente y en frío, es fácil de forjar, se puede laminar y soldar, y puede obtener altas propiedades mecánicas, buena resistencia ambiental y una buena combinación de resistencia y tenacidad a la fractura mediante un tratamiento de envejecimiento por solución sólida. Las nuevas aleaciones de titanio de tipo B de alta resistencia y alta tenacidad representativas son las siguientes: Ti1023 (Ti-10v-2Fe-#al), que tiene el mismo rendimiento que el acero estructural de alta resistencia 30CrMnSiA comúnmente utilizado en piezas estructurales de aeronaves y tiene un excelente rendimiento de forjado; Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn), que tiene un mejor rendimiento de trabajo en frío que el titanio puro industrial, y la resistencia a la tracción a temperatura ambiente después del envejecimiento puede alcanzar más de 1000MPa; 21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si), que es un nuevo tipo de aleación de titanio resistente a la oxidación y de resistencia ultra alta desarrollada por la división Timet de la compañía estadounidense de metales de titanio, tiene buena resistencia a la oxidación, excelente rendimiento de procesamiento en caliente y frío, se puede convertir en láminas con un espesor de 0,064 mm; La aleación de titanio SP-700 (Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe) desarrollada exitosamente por Nippon Steel Tube Co., Ltd. (NKK) tiene alta resistencia, alargamiento superplástico de hasta 2000% y la temperatura de conformado superplástico es 140 grados menor que la Ti-6Al-4V, que puede reemplazar a la aleación Ti-6Al-4V para fabricar varios componentes aeroespaciales utilizando tecnología de unión por difusión-conformado superplástico (SPF/DB); BT-22 (TI-5v-5Mo-1Cr-5Al) desarrollado por Rusia tiene una resistencia a la tracción de más de 1105 MPA.
4. Aleación de titanio ignífuga
Las aleaciones de titanio convencionales tienen tendencia a quemar alcanos en determinadas condiciones, lo que limita enormemente su aplicación. En respuesta a esta situación, varios países han iniciado investigaciones sobre aleaciones de titanio retardantes de llama y han logrado ciertos avances. La aleación C (también conocida como T) desarrollada por el estado de Qiang tiene una composición nominal de 50Ti-35v-15Cr (fracción de masa). Es una aleación de titanio retardante de llama que es insensible a la combustión continua y se ha utilizado en motores F119. BTT-1 y BTT-3 son aleaciones de titanio retardantes de llama desarrolladas por Rusia. Ambas son aleaciones de Ti-Cu-Al con un rendimiento muy bueno en el proceso de deformación térmica y se pueden utilizar para fabricar piezas complejas.
5. Aleaciones médicas de titanio.
El titanio no es tóxico, es ligero, tiene una gran resistencia y una excelente biocompatibilidad. Es un material metálico médico ideal y se puede utilizar como implante para el cuerpo humano. En la actualidad, el Ti-6Al-4v todavía se utiliza ampliamente en el campo médico. Aleación ELI. Sin embargo, esta última precipitará una cantidad muy pequeña de iones de vanadio y aluminio, lo que reduce su adaptabilidad celular y puede causar daños al cuerpo humano. Esta cuestión ha atraído durante mucho tiempo la atención generalizada en la comunidad médica. Ya a mediados de los años treinta, Estados Unidos comenzó a desarrollar aleaciones de titanio biocompatibles sin aluminio y sin vanadio para ortopedia. Japón, el Reino Unido y otros países también han realizado muchas investigaciones en esta área y han logrado algunos avances nuevos. Por ejemplo, Japón ha desarrollado una serie de aleaciones de titanio + con excelente biocompatibilidad, incluyendo Ti-15Zr-4Nb_4ta{{10}}.2Pd, Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N, Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd y Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20. La resistencia a la corrosión, la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión de estas aleaciones son mejores que las de Ti-6Al-4v ELI. En comparación con la aleación de titanio +, la aleación de titanio tiene mayor resistencia, mejor rendimiento de corte y tenacidad, y es más adecuada para la implantación en el cuerpo humano. En los Estados Unidos, se han recomendado cinco aleaciones de titanio para el campo médico, a saber, TMZFTM (TI-12Mo-^Zr-2Fe), Ti-13Nb-13Zr, Timetal 21SRx (TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si), Tiadyne 1610 (Ti-16Nb-9.5Hf) y Ti-15Mo. Se estima que en un futuro cercano, es probable que este tipo de aleación de titanio con alta resistencia, bajo módulo elástico, excelente formabilidad y resistencia a la corrosión reemplace a la aleación Ti-6Al-4V que se usa ampliamente actualmente en el campo médico. Aleación ELI.
Con el continuo avance de la ciencia y la tecnología y el continuo desarrollo de la industria, las perspectivas de aplicación de las aleaciones de titanio serán cada vez más amplias. Por un lado, la investigación sobre las aleaciones de titanio seguirá profundizándose y se desarrollarán más aleaciones de titanio nuevas para satisfacer las necesidades de diferentes campos. Por otro lado, la tecnología de fabricación de aleaciones de titanio seguirá mejorando, mejorando la eficiencia de la producción, reduciendo los costos y promoviendo la popularización y aplicación de las aleaciones de titanio.
