Informe de investigación exhaustiva sobre aleaciones de titanio y titanio: características básicas, progreso de la investigación y desafíos futuros

1 propiedades físicas y químicas básicas de las aleaciones de titanio y titanio
El titanio, como metal claro estratégico, ocupa una posición irremplazable en el campo industrial final de alto - con su excelente resistencia específica (relación resistencia/densidad) y todas las -} Resistencia a la corrosión del entorno. La densidad del titanio es de solo 4.51 g/cm³ (aproximadamente el 57% de acero), pero su resistencia es equivalente a la de acero de resistencia - alto, lo que lo convierte en la mayor resistencia específica entre los materiales metálicos. La estructura cristalina del titanio es hexagonal cierre - empacado (hcp, fase) por debajo de 882 grados y cuerpo - cúbico centrado (BCC, fase) por encima de 882 grados. Esta característica de cambio de fase proporciona ricas posibilidades para el diseño de aleación.

 

1.1 Adaptabilidad mecánica y ambiental rendimiento de alta temperatura: las aleaciones de titanio aún mantienen una buena resistencia en el rango de 450 - 600 grados, como Ti - 6Al-4V, lo que mantiene una resistencia de rendimiento de más de 500 MPa a 400 grados. El rendimiento de bajo temperatura es aún más excepcional. El alargamiento de la aleación de TA7 a -253 grados temperatura de hidrógeno líquido es superior al 12%, lo que lo convierte en el material preferido para los contenedores de combustible criogénico aeroespacial. Mecanismo de resistencia a la corrosión: una densa película de pasivación de tio₂ (espesor 5-20 nm) se forma instantáneamente en la superficie del titanio, lo que hace su tasa de corrosión en el agua de mar, cloro-alcali y medios ácidos inferiores a 0.001 mm/a. Su resistencia a las picaduras y el agrietamiento por corrosión de estrés (SCC) es significativamente mejor que la del acero inoxidable, y se conoce como "metal oceánico". Biocompatibilidad: la densidad de corriente de autocorrosión de titanio puro en fluidos corporales simulados es tan baja como 2.24 × 10⁻⁸ A/cm², y la falta de liberación de iones metálicos lo convierte en un material central para articulaciones artificiales e implantes dentales.

 

1.2 Desafíos de procesamiento inherente Defectos de conductividad térmica: la conductividad térmica es de solo 17 w/m · k (1/14 de aluminio), y la temperatura en la zona de corte es tan alta como más de 1000 grados, lo que acelera el desgaste de la herramienta. Alta actividad química: reacciona con O, N y H a altas temperaturas para generar una capa endurecida de 50 - 200 μm, que requiere protección de atmósfera inerte para el procesamiento. Módulo elástico bajo: aproximadamente 110 GPa (1/2 de acero), lo que resulta en un severo procesamiento de resorte y dificultad para controlar la precisión de formación de piezas de paredes delgadas.