À l'heure actuelle, les qualités de titane et d'alliages de titane à usage industriel s'élèvent à 30 à 40 types. Ces titanes et alliages de titane peuvent être répartis en alliages de titane, alliages de titane, + alliages de titane, alliages proches du titane et alliages proches du titane, etc. selon les différentes organisations cristallines de ces titanes et alliages de titane peuvent être classés en cinq catégories (voir tableau 0-1 pour plus de détails). Cependant, il n’existe qu’une dizaine de types d’alliages de titane couramment utilisés dans divers pays. Par exemple, selon les statistiques de consommation de titane aux États-Unis en 1979 : Ti-6Al-4V représentait 52 % de la quantité totale de titane ; le titane pur industriel représentait 29 % ; Ti-5Al-2.5Sn représentait 5 % ; Ti-6Al-6V-2Sn représentait 6 % ; Ti-8Mn représenté<1%; Ti-13V-11Cr-3Al accounted for <1%; Ti-8Al-1Mo-1V accounted for 3%; Ti-6Al-2Sn accounted for <1%; and Ti-6Al-2V accounted for 3% of the total amount of titanium. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo accounted for 2%; Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo accounted for 1%; other titanium alloys accounted for <1%. These titanium alloy products, plate, strip rolled material accounted for 24%; forgings accounted for 39%; rods, wires accounted for 22%; tubes accounted for 14%; castings accounted for 1%. Japan's industrial titanium alloy, industrial pure titanium accounted for more than 90 per cent.
1. Titane et alliages de titane résistants à la corrosion
(1) le titane pur industriel utilisé comme un grand nombre de matériaux résistant à la corrosion est toujours du titane pur industriel. En effet, le titane pur industriel pour l'eau de mer, le chlore gazeux humide et oxydant, neutre, faiblement réducteur et ajoute des inhibiteurs de corrosion dans les milieux réducteurs avec une bonne résistance à la corrosion ; et les propriétés mécaniques globales et les performances de traitement sont également supérieures ; le prix est inférieur à celui de l'alliage de titane. Par conséquent, ce n'est que dans le cas du titane pur industriel qu'il ne peut pas répondre aux exigences de résistance à la corrosion, avant l'utilisation d'un autre alliage de titane résistant à la corrosion. Le titane pur industriel de Chine est divisé en trois niveaux, à savoir TA1, TA2 et TA3. ces trois éléments d'espacement en titane pur industriel sont progressivement augmentés ; et la résistance mécanique et la dureté augmentent également à chaque niveau. L'alliage de titane couramment utilisé dans l'industrie est le TA2, qui présente une résistance à la corrosion modérée et des propriétés mécaniques complètes. TA3 peut être utilisé pour des exigences de résistance à l'usure et de résistance plus élevées, et TA1 peut être utilisé pour de meilleures propriétés de moulage. tous les niveaux de titane industriellement pur ont des propriétés de résistance à la corrosion similaires. Dans certains cas, notamment dans les acides fortement oxydants ou réducteurs, la résistance à la corrosion est réduite en raison de changements métallurgiques dans la zone affectée thermiquement provoqués par la présence d'impuretés de fer dans le titane. Dans de telles conditions, la teneur en fer du titane ne doit pas être considérée comme supérieure à 0,05 %.
(2) Alliage Ti-(0.15~0.20) Pd Cet alliage présente les trois avantages suivants par rapport au titane industriellement pur :
un. Ces deux milieux oxydants présentent une excellente résistance à la corrosion ; et des milieux réducteurs faibles avec une certaine résistance à la corrosion. Tels que Ti-0.2Pb sur la résistance à la corrosion de l'acide nitrique et le titane pur industriel également ; mais sur l'acide chlorhydrique dilué et l'acide sulfurique dilué, la résistance à la corrosion est 500 à 1000 fois supérieure à celle du titane pur.
b. Meilleure résistance à la corrosion caverneuse. Le titane pur industriel est sensible à la corrosion caverneuse, souvent en raison de la présence d'équipements en titane dans l'espace, ce qui entraîne ici une corrosion accélérée. Si du Ti-(0.15~0.20)Pd est utilisé dans l'espace au lieu du titane pur, la corrosion caverneuse peut être éliminée.
c. Petite capacité d'absorption d'hydrogène, pas facile de produire une fragilisation par l'hydrogène. Le titane pur industriel à haute température est capable d’absorber de grandes quantités d’hydrogène. Surtout pour la corrosion, l'hydrogène atomique est plus facilement absorbé, ce qui entraîne une fragilisation par l'hydrogène. La surface du Ti-(0.15 ~ 0.20) Pd générée par le film d'oxyde a une résistance élevée à la pénétration de l'hydrogène, de sorte que la capacité à résister à la fragilisation par l'hydrogène est bien supérieure à la capacité du titane pur industriel. plus grand.
Cependant, cet alliage de titane n'est pas résistant à la corrosion aux milieux réducteurs puissants ; et il contient le métal rare et précieux du groupe du platine – le palladium. Ses propriétés physiques et mécaniques, ses performances de traitement et son titane pur industriel sont similaires. Actuellement, avec cet échangeur de chaleur à tubes fabriqué en alliage, utilisé dans l'acide chlorhydrique dilué et l'acide phosphorique ; dans l'industrie textile avec sa production de filières ; dans le dispositif à base d'acétaldéhyde et d'acide téréphtalique, tous les anneaux de revêtement de bride d'équipement en titane et les joints en forme de diamant sont également utilisés avec cet alliage, ce qui permet d'obtenir de bons résultats.
(3) Alliage de titane Ti-0.3Mo-0.8Ni Cet alliage améliore la résistance à la corrosion du titane pur industriel dans les milieux réducteurs ; et il maintient la résistance à la corrosion du titane pur industriel dans les milieux oxydants tels que l'acide nitrique et l'acide chromique. Par exemple, il a une bonne résistance à la corrosion à température ambiante avec 10 % d'acide sulfurique, 10 % d'acide chlorhydrique et une concentration moyenne d'acide formique et d'acide citrique ; tandis que le titane pur industriel est activement dissous dans ces milieux. Et il présente une excellente résistance à la corrosion caverneuse. Il contient moins d’éléments d’alliage ; il ne contient notamment pas d'éléments rares et coûteux du groupe du platine (comme le palladium, etc.). En conséquence, il n’est que 10 % plus cher que le titane industriellement pur.
Ses propriétés de processus d'usinage et de soudage sont proches de celles du titane industriellement pur ; tandis que sa résistance à des températures de 200-300 degrés est 1,5 à 2 fois supérieure à celle du titane industriellement pur. En raison de ces avantages de cet alliage, il peut remplacer le titane pur industriel dans l'eau de mer à haute température, l'eau salée, le chlore gazeux humide et une variété de températures élevées et de concentration élevée de chlorure.
(4) Alliage Ti-Mo L'alliage Ti-32Mo dans une solution bouillante à 40 % d'acide sulfurique et à 20 % d'acide chlorhydrique a une résistance à la corrosion par rapport au titane pur industriel, est actuellement l'un des plus résistants à la corrosion des milieux réducteurs alliage de titane. Cependant, sa résistance à la corrosion en milieu oxydant est très faible ; et en raison de la teneur élevée en molybdène, l'alliage devient cassant et les performances d'usinage se détériorent. Afin de pallier les défauts de cet alliage dus à une teneur élevée en molybdène, du niobium, du vanadium, du zirconium et du palladium sont ajoutés sur la base d'alliages à phase titane. De sorte que cet alliage conserve non seulement l’excellente résistance à la corrosion de l’alliage titane-molybdène ; et améliorer leurs performances de traitement. Par exemple, l'alliage Ti-15Mo-5Zr, non seulement pour éviter la précipitation de la phase W de l'alliage Ti-15Mo causée par la fragilisation de l'alliage, mais aussi pour améliorer ses performances de processus de travail à froid et ses performances de soudage ; mais améliore également sa résistance à la corrosion. Autre exemple : l'alliage Ti-15Mo-0.2Pd présente une bonne résistance à la corrosion en milieu oxydant et réducteur. Cet alliage contient un grand nombre de points de fusion élevés, une densité élevée de molybdène, il est plus difficile de produire à l'échelle industrielle sans ségrégation des impuretés dans la composition de lingots d'alliage uniformes. Par conséquent, la méthode actuelle de métallurgie des poudres pour produire des produits en alliage Ti-Mo.
(6) Alliage Ti - 2 Ni de cet alliage de titane en tant que matériaux de structure de dispositif de dessalement, l'utilisation de la température peut atteindre environ 200 degrés ; et le titane pur industriel ne peut atteindre que 121 degrés environ. Et sa résistance à la corrosion caverneuse est supérieure au titane pur industriel. Cependant, le champ d'application de cet alliage est beaucoup plus restreint que celui des alliages des systèmes Ti-Pd et Ti-Mo. C'est seulement dans l'acide fourmi, que la résistance à la corrosion de la solution de chlorure de magnésium thermofusible est supérieure au titane pur industriel ; mais dans l'acide chlorhydrique, la résistance à la corrosion de l'acide sulfurique est pire que celle du titane pur. Par conséquent, l'alliage Ti-2Ni est généralement limité à une utilisation dans une solution saline neutre ou faiblement réductrice.
(7) Alliage Ti-6Al-4V (TC4) Il s'agit d'un alliage de titane largement utilisé. Sa résistance à la corrosion est légèrement pire que celle du titane pur industriel, mais il présente toujours une résistance à la corrosion satisfaisante à l'eau de mer, à de nombreux acides, alcalis et autres milieux corrosifs. Il possède de bonnes propriétés mécaniques globales. Jusqu'à 400 degrés, il y a une bonne résistance. À -200 degré, il a toujours une bonne ductilité et ténacité. Cet alliage a de bonnes performances de traitement, peut être formé à froid et à chaud ; dans le cas de la prévention de la pollution, il s'agit d'une ligne similaire à l'acier inoxydable, facile à fondre, au soudage et au soudage par résistance, peut être une variété d'usinage. Et peut être traité thermiquement, après trempe en solution solide, peut obtenir un effet de renforcement plus important. Par conséquent, cet alliage est généralement utilisé dans les exigences de haute résistance ou de haute performance en fatigue lors d'occasions résistantes à la corrosion ; et grâce à cet alliage, la résistance à la chaleur est bonne, peut être utilisée à 450 degrés en dessous de l'utilisation d'aubes et de disques de compresseur.
(8) Alliage Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo Cet alliage est bon pour résister à l'abrasion et à la rupture par corrosion sous contrainte de l'eau de mer à haut débit ; en même temps, il a une bonne ténacité et soudabilité, et c'est un bon alliage de titane pour un usage marin. 2. Alliage de titane à résistance thermique
(1) Ti-5Al-2.5Sn (TA7) Cet alliage a un niveau de résistance moyen à l'état recuit (résistance à la traction de 80kg - force/mm2 environ) et une ductilité suffisante, une bonne soudure performance. Il peut être utilisé comme matériau structurel pour une utilisation jusqu'à 500 degrés. Il peut être utilisé jusqu'à 900 degrés pendant de courtes périodes. Sa plaque et sa barre à 350 degrés de résistance à la traction peuvent atteindre 50 kg - force/mm 2 ; après 100 heures, la résistance durable peut atteindre 45 kg - force / mm 2.
2) Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Zr (TA8) Il s'agit d'un alliage composé + avec effet de durcissement par précipitation. Il a une résistance à la traction élevée à température ambiante (résistance à la traction supérieure à 100 kg-force/mm2) et une bonne résistance à la chaleur, et peut être utilisé comme matériau pour les aubes et les disques de compresseur fonctionnant à des températures allant jusqu'à 450 degrés. Le matériau peut être utilisé comme alliage à haute résistance à la traction (résistance à la traction supérieure à 100 kg-force/mm2). A cette température, la résistance à la traction de la barre peut atteindre 72 kg - force/mm 2 ; après 100 heures de résistance durable peut atteindre 70 kg - force / mm 2, la résistance au fluage peut atteindre kg - force / mm 2.
3) Ti-6Al-0.6Cr-0.4Fe-0.4Si-0.01B (TC7) Il s'agit d'un alliage + avec précipitation diffuse de composés. L'alliage a une résistance à la traction allant jusqu'à 60 kg-force/mm2 à 500 degrés ; et a une bonne soudabilité. Il est principalement utilisé sous forme de plaques et de barres dans les composants de moteurs d'avions à une température inférieure à 500 degrés.
(4) Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si (TC9) Il s'agit actuellement de l'utilisation domestique d'un alliage de titane mieux résistant à la chaleur à 450 ~ 500 degrés. Il a un haut niveau de résistance ; et possède de bonnes propriétés mécaniques à haute température et une bonne stabilité thermique. La résistance à la traction à température ambiante peut atteindre 110 kg - force / mm 2 environ, la résistance à la traction à 500 degrés sous la résistance à la traction à maintenir dans 85 kg - force / mm 2 environ et après 100 heures de résistance durable peut atteindre 62 kg - force / mm 2. Cet alliage peut donc être utilisé à 500 degrés pendant une longue période.
(5) Alliage BT25 Il s'agit d'un système de déformation Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si de l'alliage de titane renforcé thermiquement, appartenant au type martensitique + alliage de titane biphasé. L'alliage après 950 ~ 970 degrés, 1 heure, refroidissement par air +560 degrés, 6 heures, traitement thermique refroidi par air, les propriétés mécaniques résultantes à température ambiante et 500 degrés, 100 heures de stabilité thermique du meilleur. La résistance à la traction à température ambiante est de 105 kg-force/mm2 ; lorsque la température augmente jusqu'à 550 degrés, la résistance à la traction est d'environ 80 à 85 kg-force/mm2, et à 600 degrés, elle est de 66 à 78 kg-force/mm2. La limite de fatigue pour une base cyclique de 2X107 : 50 à 52 kg. -force/mm2 à température ambiante ; et à 500 degrés, c'est 40~42 kg-force/mm2 À 450 degrés Chauffage jusqu'à 10,000 heures à 500 degrés, 6,000 heures à 500 degrés et 3,{{52 }} heures à 550 degrés, tous ont une stabilité thermique satisfaisante. Cet alliage peut donc être utilisé à 550 degrés. Et les performances de soudage et la plasticité du processus sont bonnes, c'est la fabrication de pièces de moteur sous pression du matériau idéal.
3. Alliage de titane pour basse température
(1) Ti - 13V - 11Cr - 3Al cet alliage de titane à - 100 degré ci-dessous, sa ductilité a commencé à réduire considérablement, il peut donc être utilisé comme {{5} } degré lorsque les matériaux de structure. À -100 degré, son allongement est d'environ 16 % ; résistance à la traction d'environ 130 kg - force/mm 2.
(2) Ti-6Al-4V (ELI) Cet alliage de titane à éléments à faible écart peut être utilisé comme matériau structurel pour les équipements utilisés à -200 degré car son allongement ne fait que commencer à diminuer. de manière significative à -200 degré. Cependant, à -200 degrés, cet alliage de titane a une résistance à la traction d'environ 130 kg-force/mm2. Cependant, à -200 degrés, l'allongement de cet alliage n'est que d'environ 10 %. C'est l'utilisation de cet alliage à basse température qu'il faut noter.
(3) Ti-5Al-2.5Sn (ELI) Cet alliage de titane à élément à faible écart à -250 degré en dessous, son allongement n'a pas encore de changements évidents, reste à environ 15 %, tandis que la résistance à la traction est passée à plus de 140 kg - force / mm 2. Afin de maintenir les bonnes performances à basse température de cet alliage, sa teneur en éléments interstitiels doit être strictement contrôlée. Comme la teneur en fer, elle doit être contrôlée en dessous de 0,25 % ; la teneur en oxygène doit être inférieure à 0,12 % ; La teneur en autres éléments interstitiels (hydrogène, azote, carbone) doit également être inférieure à la teneur des alliages ordinaires.
(4) Titane pur industriel (TA1, TA2) Ces deux types de titane pur industriel ont une teneur en fer de 0.095 %, une teneur en oxygène de 0.{{9} }8 % ; teneur en hydrogène de 0,0009 % ; teneur en azote de 0,0062 %, résistance à la traction de -269 degré à 65 ~ 80 kg - force/mm 2, environ deux fois la résistance à la traction à température ambiante. Son allongement est réduit de 50 % à température ambiante à 40 %, mais présente toujours une ductilité élevée. Par conséquent, ces deux titanes purs industriels peuvent être utilisés à -253 degrés en dessous des matériaux à basse température.
4. Matériaux fonctionnels spéciaux à base de titane
(1) contenant 50 % de titane niobium - alliage supraconducteur de titane, à -4K avec des propriétés supraconductrices. Cet alliage supraconducteur a commencé à être utilisé dans l'industrie.
(2) contenant 50 % de titane nickel - l'alliage de titane a un effet de mémoire de forme important. Cet alliage a été utilisé avec succès dans l'antenne d'épandage aérospatiale, l'industrie aéronautique, les broches d'auto-tension, les joints d'oléoducs, les rivets à mémoire, ainsi que les équipements médicaux, les moteurs thermiques et autres appareils.
(3) titane - alliage de fer avec des propriétés de stockage d'hydrogène, est un très bon matériau de stockage d'hydrogène. Le développement réussi de cet alliage pour résoudre les difficultés de stockage et de transport de l’hydrogène. Le Japon et d'autres pays utilisent un dispositif de stockage d'hydrogène en titane et en fer pour voiture à hydrogène.
