Русский

Титановый сплав TA2

Титановый сплав TA2 — это коммерчески чистый титан с высокой коррозионной стойкостью, умеренной прочностью и отличной свариваемостью. Он применяется для ЧПУ-компонентов в авиации, судостроении и медицине.

Введение в титановый сплав TA2

Титановый сплав TA2, также известный как титан Grade 2, — это коммерчески чистый титан с несколько более высокой прочностью по сравнению с TA1, при сохранении превосходной коррозионной стойкости и хорошей формуемости. Он широко применяется в узлах, где требуются умеренная прочность, отличная свариваемость и долговечность в коррозионных средах.

TA2 особенно подходит для прецизионных компонентов в аэрокосмической отрасли, химической переработке, морской индустрии и медицине. Его работоспособность под давлением и высокая термическая стабильность делают его идеальным материалом для изготовления титановых деталей, обработанных на ЧПУ, требующих жестких допусков и длительного срока службы. TA2 часто производится с использованием передовых услуг ЧПУ-обработки для точной и эффективной обработки.

Химические, физические и механические свойства титановoго сплава TA2

Химический состав (типичный)

Элемент

Диапазон содержания (мас.%)

Основная роль

Титан (Ti)

Основа (≥98.5)

Обеспечивает коррозионную стойкость и структурную целостность

Кислород (O)

≤0.25

Повышает прочность при минимальной потере пластичности

Азот (N)

≤0.03

Увеличивает прочностные характеристики и твердость

Углерод (C)

≤0.08

Контролирует рост зерна и механическую прочность

Железо (Fe)

≤0.3

Остаточный элемент, влияющий на свариваемость и вязкость

Водород (H)

≤0.015

Требует контроля для предотвращения охрупчивания

Физические свойства

Свойство

Значение (типичное)

Стандарт/условия испытаний

Плотность

4.51 г/см³

ASTM B311

Диапазон плавления

1660–1670°C

ASTM E1268

Теплопроводность

16.4 Вт/м·К при 100°C

ASTM E1225

Электрическое сопротивление

0.46 µΩ·м при 20°C

ASTM B193

Тепловое расширение

8.9 µм/м·°C (20–1000°C)

ASTM E228

Удельная теплоемкость

545 Дж/кг·К при 20°C

ASTM E1269

Модуль упругости

103 ГПа при 20°C

ASTM E111

Механические свойства (в отожженном состоянии)

Свойство

Значение (типичное)

Стандарт испытаний

Предел прочности при растяжении

345–485 МПа

ASTM E8/E8M

Предел текучести (0.2%)

275–410 МПа

ASTM E8/E8M

Относительное удлинение

≥20%

ASTM E8/E8M

Твердость

160–200 HB

ASTM E10

Сопротивление ползучести

Умеренное

ASTM E139

Усталостная прочность

Хорошая

ASTM E466

Ключевые характеристики титановoго сплава TA2

  • Повышенная коррозионная стойкость: TA2 демонстрирует исключительную стойкость к соленой воде, кислотам и щелочным средам. Он образует плотную оксидную пленку (TiO₂), что делает его подходящим для химических реакторов, морских теплообменников и труб конденсаторов.

  • Умеренная прочность и отличная пластичность: При пределе прочности до 485 МПа и удлинении ≥20% TA2 сочетает формуемость и прочность, позволяя выполнять глубокую вытяжку и холодную формовку сложных геометрий.

  • Превосходная свариваемость: TA2 характеризуется низким уровнем межузельных примесей и высокой устойчивостью к охрупчиванию при сварке плавлением. Это делает его идеальным для сосудов под давлением, трубопроводных систем и сварных рам в аэрокосмическом и медицинском оборудовании.

  • Биосовместимость: Сплав нетоксичен и хорошо совместим с тканями человека, поэтому является материалом выбора для хирургических имплантов и стоматологической фурнитуры.

Проблемы и решения ЧПУ-обработки титановoго сплава TA2

Проблемы обработки

  • Накопление тепла: Из-за теплопроводности ниже, чем у стали (~16.4 Вт/м·К), зона резания быстро достигает высоких температур, что усиливает износ инструмента.

  • Адгезия инструмента и задиры: Титан TA2 прилипает к режущим кромкам при повышенных температурах, образуя нарост (BUE), который ухудшает качество поверхности.

  • Упругая отдача: Модуль упругости TA2 (103 ГПа) приводит к «пружинению» при чистовых проходах, что усложняет обеспечение размерной точности.

  • Умеренный наклеп: TA2 упрочняется под давлением инструмента, поэтому требуется стабильное удаление стружки, чтобы избежать поверхностного упрочнения.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр

Рекомендация

Обоснование

Материал инструмента

Микрозернистый твердый сплав, пластины CBN

Противодействует тепловой нагрузке и наклепу

Покрытие

TiSiN, AlTiN (3–5 µm)

Минимизирует адгезию, улучшает тепловой барьер

Геометрия

Острая кромка, высокий передний угол, низкий угол спирали

Снижает силу резания и предотвращает задиры

Скорость резания

30–80 м/мин

Баланс качества поверхности и стойкости инструмента

Подача

0.08–0.25 мм/об

Обеспечивает толщину стружки для отвода тепла

СОЖ

Эмульсия высокого давления (≥80 бар)

Улучшает отвод тепла и эвакуацию стружки

Режимы резания для титана TA2 (соответствие ISO 3685)

Операция

Скорость (м/мин)

Подача (мм/об)

Глубина резания (мм)

Давление СОЖ (бар)

Черновая обработка

20–30

0.15–0.25

2.0–3.0

70–100 (через инструмент)

Чистовая обработка

35–60

0.05–0.10

0.3–0.5

100–150

Поверхностная обработка деталей из титана TA2

Горячее изостатическое прессование (HIP) может повысить усталостную прочность за счет устранения микропор и увеличения плотности в ответственных конструкционных деталях TA2.

Термическая обработка TA2 включает отжиг для снятия напряжений при 540–650°C с целью повышения размерной стабильности и улучшения обрабатываемости.

Сварка суперсплавов обеспечивает высокопрочные сварные соединения с минимальными деформациями, что идеально для тонкостенных и высоконагруженных узлов под давлением.

Теплозащитное покрытие (TBC) защищает детали TA2 в условиях экстремальных температур, снижая окисление поверхности и термическую усталость.

ЧПУ-обработка требуется для получения допусков субмиллиметрового уровня и сложных геометрий для промышленных и аэрокосмических компонентов TA2.

Электроэрозионная обработка (EDM) полезна для получения элементов с жесткими допусками и микроотверстий в деталях TA2 без внесения механических напряжений.

Глубокое сверление обеспечивает прямолинейность <0.3 мм/м и отличное качество внутренней поверхности (Ra ≤ 1.6 µm), подходит для каналов потока и форсунок из TA2.

Испытания материалов, такие как испытания на растяжение, XRD и SEM, подтверждают соответствие стандартам качества TA2 для аэрокосмического и медицинского применения.

Испытания и анализ материалов

Программы испытаний для TA2 включают механические испытания (растяжение, усталость, твердость), металлографический анализ и неразрушающий контроль (NDE), включая ультразвуковой контроль и вихретоковую дефектоскопию для подтверждения целостности деталей.

Отраслевые применения титановoго сплава TA2

  • Аэрокосмическая отрасль: Используется в топливных баках, кронштейнах и воздуховодах систем кондиционирования благодаря прочности и коррозионной стойкости.

  • Химическая переработка: Изготавливается в виде реакторов, насосов и кислотных трубопроводов благодаря отличной стойкости к окислителям и восстановителям.

  • Медицина: Импланты, ортопедические пластины и хирургические инструменты, требующие чистоты, биосовместимости и низкого модуля упругости.

  • Морская отрасль: Крепеж, теплообменники и трубки опреснения, работающие в средах морской воды и рассолов.

  • Энергетика: Применяется в конденсаторах, скрубберах и выхлопных системах, где возможен контакт с хлоридами и кислотами.

Изучить связанные блоги