stringtranslate.com

алюминид титана

Алюминид титана (химическая формула TiAl ), обычно гамма-титан , представляет собой интерметаллическое химическое соединение . Он легкий, устойчив к окислению [1] и нагреву, но обладает низкой пластичностью . Плотность γ-TiAl составляет около 4,0 г/см 3 . Он находит применение в нескольких сферах, включая самолеты, реактивные двигатели, спортивное оборудование и автомобили. [ нужна цитация ] Разработка сплавов на основе TiAl началась примерно в 1970 году. Сплавы использовались в этих целях только примерно с 2000 года.

Алюминид титана имеет три основных интерметаллических соединения: гамма-алюминид титана ( гамма-TiAl , γ-TiAl ), альфа-2-Ti 3 Al и TiAl 3 . Среди этих трех наибольший интерес и применение получил гамма-TiAl.

Применение гамма-TiAl

Полюсные фигуры, демонстрирующие кристаллографическую текстуру гамма-TiAl в прокатанном листе альфа2-гамма-сплава, измеренную с помощью рентгеновских лучей высокой энергии. [2]

Gamma TiAl обладает превосходными механическими свойствами, а также стойкостью к окислению и коррозии при повышенных температурах (более 600  °C), что делает его возможной заменой традиционных компонентов из суперсплавов на основе Ni в авиационных турбинных двигателях.

Сплавы на основе TiAl потенциально могут повысить тяговооруженность авиационных двигателей. Особенно это касается лопаток турбины низкого давления двигателя и лопаток компрессора высокого давления. Традиционно они изготавливаются из суперсплава на основе Ni, который почти в два раза плотнее сплавов на основе TiAl. Некоторые гамма-алюминидные сплавы титана сохраняют прочность и стойкость к окислению до 1000 °С, что на 400 °С выше предела рабочей температуры обычных титановых сплавов. [ недостаточно конкретно, чтобы проверить ] [3]

General Electric uses gamma TiAl for the low-pressure turbine blades on its GEnx engine, which powers the Boeing 787 and Boeing 747-8 aircraft. This was the first large-scale use of this material on a commercial jet engine[4] when it entered service in 2011.[5] The TiAl LPT blades are cast by Precision Castparts Corp. and Avio s.p.a. Machining of the Stage 6, and Stage 7 LPT blades is performed by Moeller Manufacturing.[6][citation needed] An alternate pathway for production of the gamma TiAl blades for the GEnx and GE9x engines using additive manufacturing is being explored.[7]

In 2019 a new 55 g lightweight version of the Omega Seamaster wristwatch was made, using gamma titanium aluminide for the case, backcase and crown, and a titanium dial and mechanism in Ti 6/4 (grade 5). The retail price of this watch at £37,240 was nine times that of the basic Seamaster and comparable to the top of the range platinum-cased version with a moonphase complication.[8]

Alpha 2-Ti3Al

TiAl3

TiAl3 has the lowest density of 3.4 g/cm3, the highest micro hardness of 465–670 kg/mm2 and the best oxidation resistance even at 1 000 °C. However, the applications of TiAl3 in the engineering and aerospace fields are limited by its poor ductility. In addition, the loss of ductility at ambient temperature is usually accompanied by a change of fracture mode from ductile transgranular to brittle intergranular or to brittle cleavage. Despite the fact that a lot of toughening strategies have been developed to improve their toughness, machining quality is still a difficult problem to tackle. Near-net shape manufacturing technology is considered as one of the best choices for preparing such materials. {date=July 2022}[citation needed]

References

  1. ^ Voskoboinikov R, Lumpkin G, Middleburgh S (2013). "Preferential formation of Al self-interstitial defects in γ-TiAl under irradiation". Intermetallics. 32: 230–232. doi:10.1016/j.intermet.2012.07.026.
  2. ^ Liss KD, Bartels A, Schreyer A, Clemens H (2003). "High energy X-rays: A tool for advanced bulk investigations in materials science and physics". Textures Microstruct. 35 (3/4): 219–52. doi:10.1080/07303300310001634952.
  3. ^ Томас М., член парламента Бакоса (ноябрь 2011 г.). «Обработка и определение характеристик сплавов на основе TiAl: на пути к промышленному масштабу». Аэрокосмическая лаборатория . 3 : 1–11.
  4. ^ Бьюлей Б.П., Наг С., Сузуки А., Веймер М.Дж. (2016). «Сплавы TiAl в двигателях коммерческих самолетов». Материалы при высоких температурах . 33 (4–5): 549–559. Бибкод : 2016MaHT...33..549B. дои : 10.1080/09603409.2016.1183068. S2CID  138071925.
  5. ^ «GE Aviation выпускает тысячный двигатель GEnx» . АвиацияПрофи . 21 октября 2015 года . Проверено 10 августа 2017 г.
  6. ^ Moeller Manufacturing, аэрокосмическое подразделение, в Уиксоме, Мичиган, США.
  7. ↑ Хайди Милкерт (18 августа 2014 г.). «GE использует новую революционную электронную пушку для 3D-печати — в 10 раз мощнее, чем лазерное спекание». 3D Print.com .
  8. ↑ Тим Барбер (31 августа 2019 г.). «Новая модель Omega Seamaster Aqua Terra изготовлена ​​из титана и весит всего 55 г». Проводной .

Внешние ссылки