Ποιος είναι ο κύριος σκοπός του κράματος τιτανίου;

Το κράμα τιτανίου έχει υψηλή αντοχή και χαμηλή πυκνότητα, καλές μηχανικές ιδιότητες, καλή σκληρότητα και αντοχή στη διάβρωση. Τα κράματα τιτανίου έχουν κακή απόδοση διεργασίας και είναι δύσκολο να κοπούν. Κατά την θερμή κατεργασία, είναι πολύ εύκολο να απορροφηθούν ακαθαρσίες όπως οξυϋδρογόνο, άζωτο, άνθρακας κ.λπ. Υπάρχει επίσης κακή αντοχή στην τριβή και περίπλοκη διαδικασία παραγωγής. Η βιομηχανική παραγωγή τιτανίου ξεκίνησε το 1948. Η ανάγκη για την ανάπτυξη της αεροπορικής βιομηχανίας επέτρεψε στη βιομηχανία τιτανίου να αναπτυχθεί με μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης περίπου 8%. Η παγκόσμια ετήσια παραγωγή επεξεργασμένων υλικών από κράμα τιτανίου έχει φτάσει τους 40,000 τόνους και υπάρχουν σχεδόν 30 τύποι κραμάτων τιτανίου. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα τιτανίου είναι τα Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) και το βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο (TA1, TA2 και TA3).

    Το κράμα τιτανίου χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών κινητήρων αεροσκαφών, ακολουθούμενα από δομικά μέρη πυραύλων, πυραύλων και αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας. Στα μέσα της δεκαετίας του 1960, το τιτάνιο και τα κράματά του χρησιμοποιήθηκαν στη γενική βιομηχανία, για την κατασκευή ηλεκτροδίων στη βιομηχανία ηλεκτρόλυσης, συμπυκνωτών σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, θερμαντήρων για διύλιση πετρελαίου και αφαλάτωση θαλασσινού νερού, καθώς και συσκευών ελέγχου της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν γίνει ένα δομικό υλικό ανθεκτικό στη διάβρωση. Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή υλικών αποθήκευσης υδρογόνου και κραμάτων με μνήμη σχήματος.

    Το κράμα τιτανίου είναι ένα νέο σημαντικό δομικό υλικό που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία. Το ειδικό βάρος, η αντοχή και η θερμοκρασία λειτουργίας του κυμαίνονται μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα, αλλά είναι ισχυρότερο από το αλουμίνιο και τον χάλυβα και έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση από το θαλασσινό νερό και απόδοση σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Το 1950, οι Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν το μαχητικό-βομβαρδιστικό F-84 για πρώτη φορά ως μη φέρον εξάρτημα, όπως η θερμική ασπίδα του πίσω μέρους της ατράκτου, ο εκτροπέας ανέμου και το πίσω κάλυμμα. Από τη δεκαετία του 1960, η χρήση κράματος τιτανίου μετακινήθηκε από το πίσω μέρος της ατράκτου στο μέσο μέρος της ατράκτου, αντικαθιστώντας εν μέρει τον δομικό χάλυβα για την κατασκευή διαφραγμάτων, δοκών, ραγών πτερυγίων και άλλων σημαντικών φέροντων μελών. Η ποσότητα κράματος τιτανίου που χρησιμοποιείται σε στρατιωτικά αεροσκάφη έχει αυξηθεί ραγδαία, φτάνοντας το 20% έως 25% του βάρους της δομής του αεροσκάφους. Από τη δεκαετία του 1970, τα πολιτικά αεροσκάφη έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν μεγάλη ποσότητα κραμάτων τιτανίου. Για παράδειγμα, το αεροσκάφος Boeing 747 χρησιμοποιεί περισσότερα από 3640 κιλά τιτανίου. Το τιτάνιο για αεροσκάφη με αριθμό Mach μεγαλύτερο από 2.5 χρησιμοποιείται κυρίως για την αντικατάσταση του χάλυβα για τη μείωση του δομικού βάρους. Ως ένα άλλο παράδειγμα, το αμερικανικό αεροσκάφος αναγνώρισης υψηλής ταχύτητας SR-71 (πτήση αριθμός Mach 3, υψόμετρο πτήσης 26212 μέτρα), το τιτάνιο αντιπροσωπεύει το 93% του βάρους της δομής του αεροσκάφους, γνωστό ως αεροσκάφος "εξ ολοκλήρου από τιτάνιο". Όταν ο λόγος ώσης προς βάρος του αεροκινητήρα αυξάνεται από 4 σε 6 σε 8 σε 10 και η θερμοκρασία εξόδου του συμπιεστή αυξάνεται αντίστοιχα από 200 σε 300 °C σε 500 σε 600 °C, οι αρχικοί δίσκοι και οι λεπίδες συμπιεστή χαμηλής πίεσης από αλουμίνιο πρέπει να χρησιμοποιηθούν αντί για κράμα τιτανίου ή να χρησιμοποιηθεί κράμα τιτανίου αντί για ανοξείδωτο χάλυβα για την κατασκευή δίσκων και λεπίδων συμπιεστή υψηλής πίεσης για τη μείωση του δομικού βάρους. Τη δεκαετία του 1970, η ποσότητα κραμάτων τιτανίου που χρησιμοποιήθηκε σε κινητήρες αεροσκαφών αντιπροσώπευε γενικά το 20% έως 30% του συνολικού βάρους της δομής. Χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών, όπως σφυρήλατοι ανεμιστήρες τιτανίου, δίσκοι και λεπίδες συμπιεστών, χυτά περιβλήματα συμπιεστών από τιτάνιο και ενδιάμεσα. Περίβλημα, κέλυφος ρουλεμάν κ.λπ. Το διαστημόπλοιο χρησιμοποιεί κυρίως την υψηλή ειδική αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση και την αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες του κράματος τιτανίου για την κατασκευή διαφόρων δοχείων πίεσης, δεξαμενών καυσίμου, συνδετήρων, ιμάντων οργάνων, πλαισίων και κελυφών πυραύλων. Οι τεχνητοί δορυφόροι, οι σεληνιακές μονάδες, τα επανδρωμένα διαστημόπλοια και τα διαστημικά λεωφορεία χρησιμοποιούν επίσης συγκολλημένα εξαρτήματα από κράμα τιτανίου.