stringtranslate.com

Алюминид титана

Алюминид титана (химическая формула TiAl ), обычно гамма-титан , является интерметаллическим химическим соединением . Он легкий и устойчив к окислению [1] и нагреванию, но имеет низкую пластичность . Плотность γ-TiAl составляет около 4,0 г/см3 . Он находит применение в различных областях, включая самолеты, реактивные двигатели, спортивное оборудование и автомобили. [ необходима цитата ] Разработка сплавов на основе TiAl началась около 1970 года. Сплавы стали использоваться в этих областях только 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 сплава альфа2-гамма, измеренную с помощью высокоэнергетического рентгеновского излучения. [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 никеля в авиационных газотурбинных двигателях.

Сплавы на основе TiAl обладают потенциалом для увеличения отношения тяги к весу в авиационных двигателях. Это особенно касается лопаток турбины низкого давления двигателя и лопаток компрессора высокого давления. Они традиционно изготавливаются из суперсплава на основе Ni, который почти в два раза плотнее сплавов на основе TiAl. Некоторые сплавы гамма-алюминида титана сохраняют прочность и стойкость к окислению до 1000 °C, что на 400 °C выше предела рабочей температуры обычных титановых сплавов. [ недостаточно конкретны для проверки ] [3]

General Electric использует гамма-TiAl для лопаток турбины низкого давления в своем двигателе GEnx , который установлен на самолетах Boeing 787 и Boeing 747-8 . Это было первое крупномасштабное использование этого материала в коммерческом реактивном двигателе [4], когда он был введен в эксплуатацию в 2011 году. [5] Лопатки TiAl LPT отливаются Precision Castparts Corp. и Avio spa. Механическая обработка лопаток Stage 6 и Stage 7 LPT выполняется Moeller Manufacturing. [6] [ необходима цитата ] В настоящее время изучается альтернативный путь производства лопаток gamma TiAl для двигателей GEnx и GE9x с использованием аддитивного производства . [7]

В 2019 году была выпущена новая  облегченная версия наручных часов Omega Seamaster весом 55 г , в которой для корпуса, задней крышки и заводной головки использовался гамма-алюминид титана, а также титановый циферблат и механизм из Ti 6/4 (класс 5). Розничная цена этих часов в 37 240 фунтов стерлингов была в девять раз выше базовой модели Seamaster и сопоставима с топовой версией в платиновом корпусе с усложнением фазы Луны . [8]

Альфа 2-Ти3Эл

TiAl3

TiAl 3 имеет самую низкую плотность 3,4 г/см 3 , самую высокую микротвердость 465–670 кг/мм 2 и лучшую стойкость к окислению даже при 1000 °C. Однако применение TiAl 3 в машиностроении и аэрокосмической промышленности ограничено его плохой пластичностью. Кроме того, потеря пластичности при температуре окружающей среды обычно сопровождается изменением режима разрушения с пластичного транскристаллитного на хрупкое межкристаллитное или на хрупкое скол. Несмотря на то, что было разработано множество стратегий упрочнения для повышения их прочности, качество обработки по-прежнему остается сложной проблемой для решения. Технология изготовления близкой к чистой формы считается одним из лучших вариантов для подготовки таких материалов. {date=July 2022} [ необходима цитата ]

Ссылки

  1. ^ Воскобойников Р., Лампкин Г., Миддлбург С. (2013). «Преимущественное образование дефектов Al self-interstitial в γ-TiAl под облучением». Интерметаллические соединения . 32 : 230–232. doi :10.1016/j.intermet.2012.07.026.
  2. ^ Liss KD, Bartels A, Schreyer A, Clemens H (2003). "Высокоэнергетические рентгеновские лучи: инструмент для передовых объемных исследований в материаловедении и физике". Textures Microstruct. 35 (3/4): 219–52. doi : 10.1080/07303300310001634952 .
  3. ^ Томас М., Бакос М. П. (ноябрь 2011 г.). «Обработка и характеристика сплавов на основе TiAl: на пути к промышленному масштабу». Aerospace Lab . 3 : 1–11.
  4. ^ Bewlay BP, Nag S, Suzuki A, Weimer MJ (2016). «Сплавы TiAl в двигателях коммерческих самолетов». Материалы при высоких температурах . 33 (4–5): 549–559. Bibcode : 2016MaHT...33..549B. doi : 10.1080/09603409.2016.1183068. S2CID  138071925.
  5. ^ "GE Aviation выпускает 1000-й двигатель GEnx". AviationPros . 21 октября 2015 г. Получено 10 августа 2017 г.
  6. ^ Moeller Manufacturing, Aerospace Division, в г. Уиксом, штат Мичиган, США.
  7. ^ Хайди Милкерт (18 августа 2014 г.). «GE использует прорывную новую электронную пушку для 3D-печати — в 10 раз мощнее лазерного спекания». 3D Print.com .
  8. ^ Тим Барбер (31 августа 2019 г.). «Новые часы Omega Seamaster Aqua Terra изготовлены из титана и весят всего 55 г». Wired .

Внешние ссылки