Aplicació d'aliatge de titani en motors aeri
El motor és el cor de l'avió. Les peces giratòries com el ventilador del motor, el disc del compressor d'alta pressió i les pales no només han de suportar una gran tensió, sinó que també han de tenir un cert grau de resistència a la calor. Aquestes condicions de treball són massa calentes per a l'alumini i massa denses per a l'acer. El titani és la millor opció. El titani té una bona resistència a altes temperatures, resistència a la fluència i resistència a l'oxidació a temperatures de 300 ~ 650 graus. Al mateix temps, un indicador de rendiment important del motor és la relació empenta-pes, que és la relació entre l'empenta generada pel motor i la seva massa. Els primers motors tenien una relació empenta/pes de 2:3, però ara pot arribar a 10. Com més gran sigui la relació empenta/pes, millor serà el rendiment del motor. L'ús d'aliatge de titani en comptes de l'aliatge d'alta temperatura original basat en níquel pot reduir la massa del motor i millorar considerablement la relació empenta-pes del motor de l'avió. El titani s'utilitza cada cop més en motors d'avions. En els motors aeroespacials estrangers avançats, la quantitat d'aliatge de titani d'alta temperatura representa entre el 25% i el 40% de la massa total del motor. Per exemple, el contingut d'aliatge de titani del motor F100 de tercera generació és del 25% i el contingut d'aliatge de titani del motor F119 de quarta generació és del 40%.
Els components del motor aerodinàmic requereixen que els aliatges de titani tinguin una bona resistència instantània, resistència a la calor, resistència duradora, resistència a la fluència a alta temperatura i estabilitat estructural des de la temperatura ambient fins a temperatures més altes. Tot i que els aliatges de titani de tipus i - -del tipus proper tenen una alta resistència a la tracció des de la temperatura ambient fins a uns 300 graus, la resistència a la fluència i l'estabilitat resistent a la calor dels aliatges disminueixen bruscament a temperatures més altes, de manera que els aliatges de titani són rars. utilitzat. S'utilitza en motors d'avions. Els aliatges de titani de tipus alfa i de tipus proper- - tenen bones propietats de fluència, durabilitat i soldabilitat, i són adequats per al seu ús en entorns d'alta temperatura.
L'aliatge de titani no només té bones propietats de treball en calent, sinó que també té bones propietats completes en entorns de temperatura mitjana i alta. Per tant, els aliatges de titani de tipus -, proper- - i tipus - - s'utilitzen àmpliament en motors aeroespacials.
Actualment, la temperatura màxima de funcionament dels aliatges de titani d'alta temperatura utilitzats en motors aeroespacials s'ha incrementat de 350 graus a 600 graus, cosa que pot satisfer les necessitats de materials dels motors avançats. Després de mig segle d'esforços d'investigadors d'aliatges de titani de tot el món, Ti811 (Ti-8Al{-1Mo{-1V), Ti{-6Al{-2Zr -1Mo-1V, Ti-2.25Al{-11Sn-5Zr{-1Mo{-0.25Si, Ti{{ 18}},25Al-11Sn-5Zr, Ti-6Al{-1,5Cr{-2,5Mo-0,5Fe{{29} }.3Si, Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn{-2Zr, Ti{-6Al{-2Sn{ {38}}Zr-6Mo, Ti-6.2Al{- 2.8Mo-2Nb-2Sn{-2.1Zr{{48} }.3Cr, Ti-6Al{-2.75Sn{-4Zr{-4Mo{-0.45Si, Ti{-5.8Al{{{59} }Sn -3.5 Zr{-0.7Nb{-0.5Mo-0.35Si{-0.06C), etc.
L'aliatge Ti811 (Ti-8Al{-1Mo{-1V) té els avantatges de baixa densitat, alt mòdul elàstic, excel·lent rendiment d'amortiment de vibracions, bona estabilitat tèrmica, bon rendiment de soldadura i bona conformabilitat . La seva rigidesa específica és la més alta entre tots els aliatges industrials de titani. de. Zhao Yongqing et al. Hem realitzat un estudi en profunditat sobre l'estabilitat tèrmica i el rendiment a la fatiga a alta temperatura de l'aliatge Ti811 i hem estudiat la influència de la microestructura i l'estat de la superfície de la mostra en el rendiment d'estabilitat tèrmica de l'aliatge Ti811. Els resultats mostren que l'aliatge Ti811 amb estructura equiaxial i estructura de doble estat té una bona estabilitat tèrmica; l'existència d'una estructura en forma d'agulla redueix l'estabilitat tèrmica de l'aliatge Ti811. A més, els estudis han demostrat que quan l'aliatge Ti811 s'escalfa a 425 graus, la capa d'òxid superficial i el temps d'exposició no tenen cap impacte significatiu en l'estabilitat tèrmica de l'aliatge.
A altes temperatures de 350 graus i 500 graus, la sensibilitat a la fatiga del fretting de l'aliatge Ti811 augmenta amb l'augment de la temperatura. La fluència és un factor important que afecta la fallada FF de l'aliatge Ti811 a altes temperatures. Els canvis en l'amplitud del desplaçament afecten la fatiga. El paper i el mecanisme dels factors d'estrès i el desgast durant el procés FF.
Els aliatges de titani resistents a la calor actualment pràctics són Ti1100 i IMI834, que s'han utilitzat en motors modificats EJ2000 i 55-712 respectivament. A causa de l'aparició d'accidents de "foc de titani", els aliatges de titani ignífugs han cridat cada cop més l'atenció. Els Estats Units, Rússia i altres països han desenvolupat nous aliatges de titani amb bones propietats retardants de flama. L'aliatge C és un aliatge de titani ignífug d'alta resistència desenvolupat per Pratt & Whitney als Estats Units. S'ha utilitzat com a component de broquet vectorial per al motor F119. La composició nominal de l'aliatge és Ti-35V-15Cr (fracció de massa, %), i l'aliatge conté una gran quantitat de vanadi metàl·lic car. , juntament amb el fet que el procés de deformació en calent dels lingots d'aliatge Alloy-C requereix l'ús d'alguns equips especials, augmentant encara més el preu del material. Rússia ha dut a terme investigacions sobre aliatges de Ti-Cu de baix cost i ha informat d'aliatges BT25 i BT36. Els investigadors científics xinesos han fet un resum sistemàtic i una avaluació pertinent dels primers treballs de recerca sobre aliatges de titani per a motors.
