I. Plėtros tendencijos ir medžiagų našumo proveržiai
Aukštos{0}}temperatūros titano lydiniai ir TiAl intermetaliniai junginiai tapo pagrindinėmis naujos-kartos orlaivių variklių ir aukštos{2} temperatūros komponentų medžiagomis dėl jų puikaus specifinio stiprumo, didelio-temperatūrinio atsparumo ir atsparumo šliaužimui. Jų vystymosi tendencijos sutelktos į:
1. Temperatūros guolio talpos padidinimas:
Nauji aukštos temperatūros titano lydiniai (pvz., Ti-6242S, Ti-1100) gali veikti 520–600 laipsnių temperatūroje (palyginti su tradicinių lydinių maždaug 450 laipsnių), o TiAl lydiniai (pvz., Ti-48Al-2Cr-2Nb) gali veikti esant 0–5 laipsnių 0–9 laipsnių temperatūrai.
2. Reikšmingas lengvumo pranašumas:
TiAl tankis (~3,9 g/cm³) yra žymiai mažesnis nei nikelio -pagrindo aukštos{2} temperatūros lydinių (~8,3 g/cm³), todėl naudojant tą patį stiprumo lygį galima sumažinti svorį 40–50 %.
3. Patobulintas plastiko kaliumas:
Dėl legiravimo (Nb, Mo, B ir t. t.) ir mikrostruktūros valdymo (visiškai plokščia, beveik{1}} struktūra), TiAl kambario-temperatūrinis pailgėjimas padidėja iki 1,5–3,0 % (palyginti su<1% in the early stages), meeting the requirements of engineering applications.
II. Proveržis vandens srityje-Aušinamo vario tiglio vakuuminio indukcinio lydymosi (ISM) formos tikslaus liejimo technologija
ISM technologija įveikė pagrindinį iššūkį – didelį titano lydinių reaktyvumą ir jų tendenciją reaguoti su tigliu, todėl tai yra tinkamiausias pasirinkimas gaminant aukščiausios klasės{0}}komponentus:
1. Grynas lydymas:
Vandeniu -aušinamas varinis tiglis sudaro „dangos apvalkalą“, kuris izoliuoja išlydytą medžiagą nuo tiglio, žymiai sumažindamas deguonies prieaugį (Mažiau nei ar lygus 500 ppm) ir inkliuzus bei padidindamas liejinių nuovargio tarnavimo laiką daugiau nei 20 % (duomenų šaltinis: „Material:s“ Science and Engineering).
2. Tikslus sudėtingų komponentų formavimas:
Kartu su liejimo formos tikslumu, jis leidžia beveik -neto-formuoti sudėtingas plonasienes dalis, pvz., turbinos mentes ir vientisus disko komponentus, matmenų tikslumu, pasiekiančiu CT7 lygį ir paviršiaus šiurkštumą Ra Mažesnis arba lygus 3,2 μm, sumažinant apdirbimo ribą 50 %.
3. Efektyvumo ir kokybės gerinimas:
Didelių ISM krosnių lydymosi pajėgumas yra didesnis arba lygus 500 kg (pvz., Retech modelio). Liejimo kvalifikacijos lygis padidėjo iki daugiau nei 98% (tradicinis procesas apie 85%), o gamybos sąnaudos sumažėjo.
III. Taikymo pavyzdžiai ir pranašumai aviacijos ir civilinėse srityse
1. Aviaciniai varikliai (pagrindinio svorio mažinimas ir efektyvumo didinimas)
Aukšto{0}}slėgio kompresoriaus mentės:
GE GEnx variklyje naudojamos TiAl lydinio žemo-slėgio turbinos mentės (modelis Ti-48Al-2Cr-2Nb), kurios sumažina svorį 50 %, palyginti su nikelio lydiniais, ir padidina traukos ir svorio santykį.
Gamybos pranašumas: ISM liejinys leidžia integruotai suformuoti sudėtingas ašmenų formas, išvengiant suvirinimo defektų.
Bendras ašmenų diskas:
Pratt & Whitney GTF variklio paskutiniuose aukšto slėgio
2. Išplėtimas civilinėse srityse (didelės{1}}vertės komponentai)
Automobilių turbokompresoriai:
Mitsubishi ir BorgWarner naudoja TiAl turbinų rotorius (pvz., Ti-47Al-2W-0.5Si), galinčius atlaikyti 900 laipsnių išmetamąsias dujas, padidinančius sukimosi greitį 15%, o atsako greitį 20% (duomenys: SAE Technical Papers).
Gamybos pranašumas: ISM precizinis liejimas užtikrina dinaminio balanso reikalavimus.
Biomedicininiai implantai:
Itin{0}}stiprus beta titano lydinys (pvz., Ti-13Nb-13Zr) po ISM išlydymo turi itin mažai priemaišų, implanto nuovargio tarnavimo laikas > 10⁷ ciklų, 30 % geresnis už ASTM F136 standartą.
IV. Plėtros perspektyvos
1. Medžiagos optimizavimas:
Develop O-phase alloys (Ti₂AlNb-based) with higher operating temperatures (>650 laipsnių) ir antioksidacinius TiAl lydinius (pvz., turinčius Si ir Ag).
2. Pažangus gamybos atnaujinimas:
Integruokite ISM su 3D spausdinimo smėlio formų technologija, kad 60 % sumažintumėte sudėtingų liejinių kūrimo ciklą, kad būtų galima greitai reaguoti į mažas partijas (Tyrimų eiga: „Priedų gamyba“).
3. Išlaidų kontrolė:
Optimizuokite atliekų perdirbimo procesus (pvz., EBCHM perlydymą), siekdami 30 % sumažinti žaliavų sąnaudas ir išplėsti civilinę rinką (pvz., korozijai atsparių geoterminės energijos komponentų).
Išvada
Aukštos temperatūros titano lydiniai ir TiAl intermetaliniai junginiai pasižymi dideliu grynumu ir sudėtingų struktūrų gamyba naudojant ISM investicinio liejimo technologiją. Buvo patikrinta dėl jų lengvumo ir našumo pranašumų pagrindiniuose komponentuose, tokiuose kaip orlaivio variklio mentės, integruotas diskas ir automobilių turbinos. Ateityje medžiagų sistemų naujovės ir pažangių gamybos technologijų integravimas skatins jų platesnį taikymą aukščiausios klasės-įrangoje ir civilinėse srityse.
Populiarus Žymos: aukštos temperatūros titano lydinys, Kinija aukštos temperatūros
