Statut de développement de l'alliage de titane à haute résistance et haute élasticité

État de développement de l'alliage de titane à haute résistance et haute élasticité

Alliage de titane La haute résistance et le faible module d'élasticité lui confèrent une excellente capacité de déformation élastique, et il est largement utilisé dans le domaine aérospatial en tant que matériau intégré structurel et fonctionnel. Dans les années 1950, les États-Unis ont utilisé pour la première fois des boulons en alliage de titane en Ti-6Al-4V sur les bombardiers B-52, qui ont ouvert l'application des attaches en alliage de titane dans le domaine aérospatial. Avec les exigences continues de légèreté des équipements aérospatiaux et d'armes, un alliage de titane léger, haute résistance et haute élasticité a progressivement remplacé l'acier 30CrMoSiA traditionnel dans les fixations, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité des équipements.

Alliage de titane à haute résistance et haute élasticité

La résistance à la traction des alliages de titane α+β et β couramment utilisés est essentiellement de 1000 MPa, tels que Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti- 5Mo-5V-8Cr-3Al et Ti-15Mo -3Al-2,7Nb-0,3Si (β 21S) et ainsi de suite.

Depuis les années 1970, McDonnell Douglas a commencé à utiliser le Ti-13V-11Cr-3Al pour fabriquer des ressorts pour avions civils, remplaçant l'acier à ressort pour obtenir une réduction de poids de 70 %. Par la suite, Lockheed, Boeing et Airbus ont commencé à utiliser des alliages de titane bêta pour fabriquer des composants à ressort tels que les verrous de train d'atterrissage, le retour hydraulique et les commandes d'avion. Les alliages représentatifs sont Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn et Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), avec un module d'élasticité d'environ 104 GPa et une résistance à la traction de 1300 à 1450 MPa.

Depuis les années 1990, afin de réduire le module d'élasticité des alliages de titane médical, une série d'alliages de titane métastables de type à faible module élastique, tels que Ti-29Nb-13Ta- 4.6Zr et Ti-35Nb-5Ta-7Zr, ont été développés pour obtenir de meilleures propriétés élastiques. Cependant, ce type d'alliage de titane est développé pour le domaine médical et a une faible résistance, ce qui est difficile pour répondre aux exigences de haute résistance et d'élasticité élevée des alliages de titane pour les fixations et les ressorts de l'aviation.

En 2003, l'Institut central de recherche Toyota du Japon a développé un alliage de titane multifonctionnel (Rubber Metal ) avec d'excellentes performances globales, avec une composition typique de Ti-23Nb-0,7Ta-2Zr-1,2O. Après 90 % de laminage à froid, l'alliage a une résistance de 1200 MPa, un module d'élasticité de 55 GPa et une limite élastique d'environ 2,5 %. L'alliage présente une excellente correspondance entre une résistance élevée et une élasticité élevée, et il a une élasticité constante dans une large plage de températures.

L'alliage métastable de type Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448 ) développé par l'Institut des matériaux métalliques de l'Académie chinoise des sciences présente également d'excellentes propriétés élastiques. Il a un module d'élasticité aussi bas que 42 GPa et une déformation élastique aussi élevée que 3,3%. Après le traitement de vieillissement en solution, il présente également une excellente résistance et une élasticité élevée.

Caoutchouc métal et Ti-2448 sont des représentants typiques des alliages de titane avancés à haute résistance et à haute élasticité, indiquant que les alliages de titane peuvent atteindre une résistance et une élasticité élevées. Ses excellentes performances dépendent d'une composition ingénieuse et de processus de préparation adaptés.

Conclusion

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