Alpha-Titanlegierungen

Titan: Legierung

FH Froes, in Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 2001

1.1 α-Legierungen

Die α-Legierungen enthalten überwiegend α-Phase bei Temperaturen deutlich über 540 °C (1000 °F). Eine Hauptklasse von α-Legierungen ist die unlegierte, kommerziell reine (CP) Titanlegierungsfamilie, die sich durch die Menge an Sauerstoff und Eisen in jeder Legierung unterscheidet. Legierungen mit höherem Zwischengittergehalt weisen eine höhere Festigkeit, Härte und Umwandlungstemperatur im Vergleich zu hochreinen Legierungen auf. Andere α-Legierungen enthalten Zusätze wie Aluminium und Zinn (zB Ti–5Al–2.5Sn und Ti–6Al–2Sn–4Zr–2Mo (in Gew.-%)).

Im Allgemeinen sind α-reiche Legierungen beständiger gegen Hochtemperaturkriechen als α/β- oder β-Legierungen, und α-Legierungen zeigen eine geringe Festigkeit durch Wärmebehandlung. Diese Legierungen werden normalerweise geglüht oder rekristallisiert, um Spannungen aus der Kaltbearbeitung zu beseitigen. Sie haben eine gute Schweißbarkeit und im Allgemeinen eine schlechtere Schmiedbarkeit im Vergleich zu α/β- oder β-Legierungen.

Titan-α-Legierungen bestehen vollständig aus α-Phase. Sie enthalten Aluminium (Al) als Hauptlegierungselement, das die α-Phase stabilisiert.

Titan nahe α-Legierungen enthält eine geringe Menge an duktiler β-Phase. Neben α-Phasenstabilisatoren (Aluminium) werden Near α-Legierungen mit 1-2% β-Phasenstabilisatoren (Molybdän, Silizium) legiert.

Legierungselemente in Titan-α-Legierungen und Near-α-Legierungen bieten auch eine Lösungsverstärkung.

Aluminium ist der wirksamste Festigkeitsträger der Legierungen.

Titan-α-Legierungen und -nahe α-Legierungen haben eine gute Bruchzähigkeit und Kriechbeständigkeit in Kombination mit einer mäßigen mechanischen Festigkeit, die bei erhöhten Temperaturen bis zu 1100 °F (600 °C) erhalten bleibt.

Die Legierungen lassen sich leicht schweißen, aber ihre Bearbeitbarkeit im heißen Zustand ist schlecht.

Aufgrund des Vorhandenseins der β-Phase in Near-α-Legierungen können sie wärmebehandelt und im heißen Zustand geschmiedet werden.

Titan-α-Legierungen und Near-α-Legierungen werden für die Herstellung von Dampfturbinenschaufeln, Autoklaven und anderen Prozessausrüstungsbehältern, die bis zu 900 °F (480 °C) betrieben werden, Hochdruck-Kryogenbehältern, Flugzeugtriebwerkskompressorschaufeln, Raketentreibstofftanks und Strukturteilen verwendet kurzzeitig bis 600 °C), Flugzeug- und Triebwerksteile, geschweißte Statorbaugruppen und hohle Verdichterschaufeln.

Chemische Zusammensetzungen einiger Titan-Alpha- und Nah-Alpha-Legierungen

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