उच्च शक्ति और उच्च लोच वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं की विकास स्थिति

उच्च शक्ति और उच्च लोच वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं की विकास स्थिति

धातु सामग्री की लोचदार विरूपण क्षमता उपज शक्ति और लोचदार मापांक से प्रभावित होती है, और तन्यता रेखा की लोचदार सीमा (ε0.2) आम तौर पर 1% से कम होती है। पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातु की ताकत मिश्र धातु ग्रेड के अनुसार 400 ~ 1500 एमपीए की सीमा में है, लोचदार मॉड्यूलस 50 ~ 120 जीपीए के बीच है, जो स्टील (लगभग 210 जीपीए) से काफी कम है, और लोचदार विरूपण क्षमता लगभग है स्टील से दोगुना। टाइटेनियम मिश्र धातु में इसकी उच्च शक्ति और कम लोचदार मापांक के कारण उत्कृष्ट लोचदार विरूपण क्षमता है, और इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस क्षेत्र में उपयोग किया जाता है।

1950 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने पहली बार B-52 बॉम्बर पर TI-6AL-4V टाइटेनियम मिश्र धातु बोल्ट का इस्तेमाल किया, जिससे एयरोस्पेस क्षेत्र में टाइटेनियम मिश्र धातु फास्टनरों का अनुप्रयोग शुरू हुआ। एयरोस्पेस और हथियार की निरंतर हल्की आवश्यकताओं के साथ, फास्टनरों में हल्के, उच्च-शक्ति और उच्च-लोचदार टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अनुप्रयोग ने धीरे-धीरे पारंपरिक 30CrMosia स्टील को बदल दिया है, जिससे उपकरणों की सुरक्षा और विश्वसनीयता में सुधार हुआ है। वर्तमान में आमतौर पर α+β और β-टाइप टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है, जैसे Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al और Ti-15Mo-3Al- 2.7Nb-0.3Si (β 21S), आदि, तन्य शक्ति मूल रूप से 1000 एमपीए स्तर है।

1970 के दशक से, मैकडॉनेल डगलस TI-13V-11CR-3AL का उपयोग सिविल एयरक्राफ्ट स्प्रिंग्स के निर्माण, स्प्रिंग स्टील की जगह और 70% तक वजन कम करने के लिए कर रहा है। बाद में, लॉकहीड, बोइंग और एयरबस ने वसंत घटकों, जैसे लैंडिंग गियर लॉक, हाइड्रोलिक रिटर्न, और विमान नियंत्रण बनाने के लिए β-टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री का उपयोग करना शुरू किया। विशिष्ट मिश्र धातु Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn और Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C) हैं, और उनका लोचदार मापांक लगभग 104 GPa है। तन्य शक्ति 1300 ~ 1450 एमपीए है।

चीन में उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट ब्रांड TB2, TB3 और TB5 हैं। वर्तमान में, स्प्रिंग्स और फास्टनरों के लिए उपयोग किए जाने वाले α+β और β-प्रकार टाइटेनियम मिश्र आमतौर पर उच्च शक्ति प्राप्त करने के लिए α+β दो-चरण संरचना को अपनाते हैं। इसी समय, लोच का मापांक (90 ~ 120 GPa) भी अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप कम लोचदार गुण होते हैं। इसलिए, उच्च शक्ति और उच्च लोचदार सामग्री के लिए उन्नत विमानों की आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। एक विशेष कीलक सामग्री के रूप में, β-प्रकार Ti-45Nb मिश्र धातु का व्यापक रूप से देश और विदेश में एयरोस्पेस उत्पादों में उपयोग किया गया है। मिश्र धातु में कम लोचदार मापांक, अच्छी प्लास्टिसिटी और अच्छी ठंड काम करने की क्षमता के फायदे हैं, लेकिन ताकत, विशेष रूप से उपज की ताकत कम है, और ताकत और लोचदार गुण खराब मेल खाते हैं।

1990 के दशक से, चिकित्सा टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लोचदार मापांक को कम करने के लिए, कम लोचदार मापांक मेटास्टेबल β-प्रकार टाइटेनियम मिश्र धातुओं की एक श्रृंखला विकसित की गई है, जैसे कि Ti-29NB-13Ta-4.6Zr और Ti-35NB-5Ta- 7Zr , आदि, बेहतर लोचदार गुण प्राप्त करने के लिए। हालांकि, इस टाइटेनियम मिश्र धातु को चिकित्सा क्षेत्र के लिए विकसित किया गया था। टाइटेनियम मिश्र धातु की ताकत कम है, और विमानन फास्टनरों और स्प्रिंग्स के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु की उच्च शक्ति और उच्च लोच आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। 2003 में, जापान के टोयोटा सेंट्रल रिसर्च इंस्टीट्यूट ने उत्कृष्ट व्यापक गुणों के साथ एक बहु-कार्यात्मक टाइटेनियम मिश्र धातु (रबर धातु) विकसित किया। विशिष्ट संरचना ti-23nb -0.7 ta-2zr -1.2 2o (परमाणु अंश%) है। मिश्र धातु 90% कोल्ड रोलिंग द्वारा विकृत है। पीछे की ताकत 1200 एमपीए तक पहुंच सकती है, लोचदार मापांक 55 जीपीए है, और लोचदार सीमा लगभग 2.5% तक पहुंच सकती है। यह उच्च शक्ति और उच्च लोच का उत्कृष्ट मिलान दिखाता है। मिश्र धातु में विस्तृत तापमान सीमा में निरंतर लोच होती है।

चीनी विज्ञान अकादमी के धातु सामग्री संस्थान द्वारा विकसित मेटास्टेबल β-प्रकार मिश्र धातु Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) भी उत्कृष्ट लोचदार गुण दिखाता है, इसके लोचदार मापांक 42 GPa के रूप में कम और लोचदार तनाव के रूप में उच्च 3.3%। समाधान उम्र बढ़ने के उपचार के बाद, इसमें उत्कृष्ट उच्च शक्ति और उच्च लोच मिलान भी होता है। रबर धातु और TI-2448 उन्नत उच्च शक्ति और उच्च लोच टाइटेनियम मिश्र धातुओं के विशिष्ट प्रतिनिधि हैं। इससे पता चलता है कि टाइटेनियम मिश्र उच्च शक्ति और उच्च लोच मिलान प्राप्त कर सकते हैं। इसका उत्कृष्ट प्रदर्शन सरल घटक डिजाइन और उपयुक्त तैयारी तकनीक पर निर्भर करता है।

निकोल