Ứng dụng hợp kim titan

Hợp kim titan có độ bền cao và mật độ thấp, tính chất cơ học tốt, độ bền và khả năng chống ăn mòn tốt. Ngoài ra, hợp kim titan có đặc tính gia công kém và khó cắt. Khi gia công nóng, rất dễ hấp thụ các tạp chất như hydro, oxy, nitơ và cacbon. Ngoài ra còn có khả năng chống mài mòn kém và quy trình sản xuất phức tạp. Việc sản xuất công nghiệp titan bắt đầu vào năm 1948. Sự phát triển của ngành hàng không đòi hỏi ngành titan phải tăng trưởng với tốc độ trung bình hàng năm khoảng 8%. Sản lượng vật liệu gia công hợp kim titan hàng năm trên thế giới đã đạt hơn 40000 tấn, với gần 30 loại hợp kim titan. Các hợp kim titan được sử dụng rộng rãi nhất là Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) và titan nguyên chất công nghiệp (TA1, TA2 và TA3).
Hợp kim titan chủ yếu được sử dụng để chế tạo các bộ phận máy nén động cơ máy bay, tiếp theo là các bộ phận kết cấu cho tên lửa, tên lửa và máy bay tốc độ cao. Vào giữa những năm{1}}, titan và hợp kim của nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nói chung, chẳng hạn như chế tạo điện cực trong ngành điện phân, thiết bị ngưng tụ trong nhà máy điện, lò sưởi để lọc dầu và khử muối nước biển cũng như các thiết bị kiểm soát ô nhiễm môi trường. Titan và hợp kim của nó đã trở thành vật liệu kết cấu chống ăn mòn. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để sản xuất vật liệu lưu trữ hydro và hợp kim nhớ hình.
Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu titan và hợp kim titan vào năm 1956; Vào giữa những năm{1}}, việc sản xuất công nghiệp vật liệu titan bắt đầu và hợp kim TB2 được phát triển.
Hợp kim titan là vật liệu kết cấu quan trọng mới được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Trọng lượng riêng, cường độ và nhiệt độ sử dụng của nó nằm giữa nhôm và thép, nhưng cường độ của nó cao hơn nhôm và thép, đồng thời nó có khả năng chống ăn mòn nước biển tuyệt vời và hiệu suất nhiệt độ cực thấp. Năm 1950, Hoa Kỳ lần đầu tiên sử dụng các bộ phận không chịu tải như tấm cách nhiệt thân phía sau, tấm chắn gió và tấm chắn đuôi trên máy bay ném bom chiến đấu F-84. Kể từ những năm 1960, việc sử dụng hợp kim titan đã chuyển từ thân sau sang thân giữa, thay thế một phần thép kết cấu để chế tạo các bộ phận chịu lực quan trọng như màng ngăn, dầm và nắp trượt. Việc sử dụng hợp kim titan trong máy bay quân sự đã tăng lên nhanh chóng, đạt 20% đến 25% trọng lượng cấu trúc của máy bay. Từ những năm 1970, máy bay dân dụng đã bắt đầu sử dụng một lượng lớn hợp kim titan, chẳng hạn như máy bay Boeing 747, sử dụng hơn 3640 kg titan. Titan chủ yếu được sử dụng trong các máy bay có số Mach lớn hơn 2,5 để thay thế thép và giảm trọng lượng kết cấu. Ví dụ: máy bay trinh sát tốc độ cao SR{13}} của Hoa Kỳ (với số Mach bay là 3 và độ cao bay là 26212 mét), chiếm 93% trọng lượng cấu trúc của máy bay, được gọi là máy bay "hoàn toàn bằng titan". Khi tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng của động cơ máy bay tăng từ 4-6 lên 8-10 và nhiệt độ đầu ra của máy nén tăng tương ứng từ 200-300 độ C lên 500-600 độ C, đĩa và cánh máy nén áp suất thấp ban đầu được làm bằng nhôm phải được thay thế bằng hợp kim titan hoặc hợp kim titan phải được thay thế bằng thép không gỉ để sản xuất đĩa và cánh máy nén áp suất cao nhằm giảm trọng lượng kết cấu. Vào những năm 1970, lượng hợp kim titan được sử dụng trong động cơ hàng không thường chiếm 20% đến 30% tổng trọng lượng kết cấu, chủ yếu được sử dụng để sản xuất các bộ phận máy nén, như quạt titan rèn, đĩa và cánh máy nén, vỏ máy nén titan đúc, vỏ trung gian, vỏ ổ trục, v.v. Tàu vũ trụ chủ yếu sử dụng cường độ riêng cao, khả năng chống ăn mòn và khả năng chịu nhiệt độ thấp của hợp kim titan để chế tạo các bình chịu áp lực, bình chứa nhiên liệu, ốc vít, dây đeo dụng cụ, khung và vỏ tên lửa. Vệ tinh Trái đất nhân tạo, Mô-đun mặt trăng