Titanyum Alüminyum Alaşımları

Genel Bakış

Titanyum Alüminyum Alaşımları titanyum ve alüminyum karışımı içeren bir metalik malzeme sınıfıdır. Hafiftirler, yüksek mukavemete ve yüksek sıcaklıklarda mükemmel korozyon ve oksidasyon direncine sahiptirler.

TiAl alaşımları, benzersiz özellik kombinasyonları nedeniyle havacılık ve otomotiv uygulamaları için önemli bir yüksek sıcaklık yapısal malzemesi olarak kabul edilir. Düşük yoğunlukları, nikel bazlı süper alaşımlardan daha hafif olmalarını sağlarken, 750°C'ye kadar olan sıcaklıklarda güç ve kararlılıklarını korurlar.

Temel Özellikleri Titanyum Alüminyum Alaşımları

Titanyum Alüminyum Alaşım Çeşitleri

İki ana tip titanyum alüminyum alaşımı vardır:

Gamma TiAl Alaşımları

Gamma TiAl alaşımları lamelli bir mikro yapıya sahiptir ve yaklaşık 45-48% titanyum, geri kalanı alüminyum içerir. Özellikleri geliştirmek için niyobyum, karbon, bor ve krom gibi küçük element ilaveleri de yapılır.

Gama fazı TiAl alaşımları düşük yoğunluk, mukavemet, süneklik ve oksidasyon direnci arasında iyi bir denge sunar. En yaygın kullanılan TiAl alaşımlarıdır.

Alfa-2 Ti3Al Alaşımları

Alfa-2 Ti3Al alaşımları yaklaşık 25% alüminyum içerir ve hekzagonal kristal yapıya sahiptir. Çok yüksek çekme mukavemeti sunarlar ancak gama TiAl alaşımlarına kıyasla daha düşük süneklik ve kırılma tokluğuna sahiptirler.

Alpha-2 alaşımları tipik olarak turboşarjlar gibi 800°C'nin üzerindeki çok yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılır.

Bileşimi Titanyum Alüminyum Alaşımları

Titanyum alüminyum alaşımları, alüminyum ve az miktarda diğer elementlerle birlikte ana bileşen olarak titanyum içerir. İşte tipik bileşim aralığı:

Alaşım elementlerinin yüzdeleri, alaşımda doğru mikroyapı ve özellikleri elde etmek için hassas bir şekilde kontrol edilir.

Titanyum Alüminyum Alaşımlarının Temel Özellikleri

Titanyum Alüminyum Alaşım Mukavemet Özellikleri

Fiziksel Özellikler

Oda Sıcaklığında Mekanik Özellikler

Uygulamaları ve Kullanım Alanları Titanyum Alüminyum Alaşımları

Titanyum alüminyum alaşımları çok çeşitli yüksek performanslı mühendislik uygulamalarında kullanılır. Bazı önemli kullanım alanları şunlardır:

Havacılık ve Uzay Endüstrisinde Kullanım Alanları

• Kanatlar, diskler, hava giriş kaportaları gibi uçak motoru bileşenleri
• Yüksek hızlı uçaklarda gövde ve kanat yapıları
• Düşük ağırlık ve sıcaklık direnci kombinasyonu nedeniyle uzay aracı parçaları

Otomotiv Endüstrisi Kullanım Alanları

• Turboşarj türbin çarkları ve muhafazaları
• Yüksek performanslı motorlarda biyel kolları, supaplar, yaylar ve bağlantı elemanları
• Konik çubuklar ve valfler gibi motor sporları bileşenleri

Diğer Uygulamalar

• Gaz türbini motor parçaları, enerji üretimi ve denizcilik uygulamaları
• Yapay kalça eklemleri gibi biyomedikal implantlar
• Bisiklet çerçeveleri, golf sopaları gibi spor malzemeleri

İşte titanyum alüminyum alaşımlarının alternatiflerine karşı kullanımının bir karşılaştırması:

Endüstri Standartları ve Spesifikasyonları

Titanyum alüminyum alaşımları için yaygın olarak kullanılan bazı endüstri standartları şunlardır:

Alaşım ürünleri, kimya, mikro yapı ve mekanik özellikler için farklı standartları karşılayan çeşitli kalitelerde sunulmaktadır.

Bazı yaygın titanyum alüminyum kaliteleri şunlardır:

• Ti-48Al-2W-0,5Si (AMS 4928)
• Ti-47Al-2Cr-2Nb (ISO 21365 Sınıf 5)
• Ti-45Al-5Nb-0.2C-0.2B (AMS 4965 Sınıf 5)

Tedarikçiler ve Maliyetler

Titanyum alüminyum alaşımlarının önde gelen küresel tedarikçilerinden bazıları şunlardır:

Titanyum alüminyum alaşımları titanyum alaşımlarından daha pahalıdır ancak nikel bazlı süper alaşımlardan daha ucuzdur. Bazı tipik fiyat tahminleri şunlardır:

Fiyatlandırma, sipariş hacmine, boyut özelliklerine, sertifikasyon gereksinimlerine ve diğer özelleştirmelere göre değişir.

Titanyum Alüminyum Alaşımlarının Avantajları ve Sınırlamaları

Faydaları ve Avantajları

• Çok yüksek özgül mukavemet - yüksek mukavemet/ağırlık oranı
• 750°C'ye kadar mükemmel mukavemet koruması
• İyi çevresel direnç - oksidasyon, yanma ve korozyon
• Nikel ve kobalt süper alaşımlarından daha düşük maliyet
• Dövme, haddeleme için bazı sıcak işlenebilirlik

Eksiklikler ve Sınırlamalar

• İşleme zorlukları - sıcak işlemenin yanı sıra talaşlı imalat
• Oda sıcaklığında kırılgan davranış
• Nispeten düşük kırılma tokluğu
• Maksimum kullanım sıcaklığı 750°C ile sınırlıdır
• Hidrojen ve nem emilimine maruz kalır

İşte alternatiflere göre avantaj ve dezavantajların bir karşılaştırması:

SSS

S: Gama titanyum alüminitler nedir?

C: Gamma TiAl alüminitler, gamma (γ) faz kristal yapısına sahip titanyum (Ti) ve alüminyum (Al) içeren metaller arası alaşımlardır. Ti ve Al atomlarının düzenli bir lamel düzenine sahiptirler. Gama TiAl en yaygın kullanılan alaşım türüdür.

S: TiAl alaşımları neden havacılık ve uzay uygulamaları için düşünülmektedir?

C: TiAl alaşımları düşük yoğunluk ve 750°C'ye kadar iyi mekanik özelliklerin mükemmel bir kombinasyonunu sunar. Bu, çok daha ağır nikel alaşımları yerine TiAl kullanılarak daha hafif ve daha verimli aero-motor bileşenlerinin tasarlanmasına olanak tanır.

S: TiAl turboşarj bileşenlerinin bazı örnekleri nelerdir?

C: TiAl alaşımları, yüksek performanslı dizel ve benzinli otomobil motorlarında turboşarj tekerlekleri ve muhafazaları yapmak için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Düşük yoğunluk ve sıcaklık direnci, daha yüksek güç yoğunluğu ve verimlilik sağlar.

S: TiAl alaşımlarının kullanımındaki temel zorluklar nelerdir?

C: Döküm, dövme ve işleme yoluyla işlemenin zorluğunun yanı sıra oda sıcaklığında içsel kırılganlık ve rakip alaşımlara göre daha düşük hasar toleransı, benimsenme için engeller yaratmaktadır. Bununla birlikte, işleme yöntemleri ve alaşım geliştirme ilerlemeye devam etmektedir.

S: TiAl alaşımları için tipik oksijen içeriği sınırı nedir?

C: Oksijen, TiAl alaşımlarında 0,2%'den az olacak şekilde sınırlandırılmıştır. Daha yüksek oksijen seviyeleri sünekliği olumsuz etkiler. Oksijen alımını kontrol etmek için gelişmiş ergitme ve döküm yöntemleri kullanılır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin