Εφαρμογή κραμάτων τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας

Τα υψηλής θερμοκρασίας κράματα τιτανίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους αεροκινητήρες λόγω της άριστης θερμικής αντοχής και της υψηλής ειδικής αντοχής τους. Τα υψηλής θερμοκρασίας κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως στους ανεμιστήρες και τους συμπιεστές των αεροκινητήρων, όπως οι δίσκοι συμπιεστών, οι λεπίδες, οι πλοηγοί, οι συνδέοντας δαχτυλίδια, κ.λπ. Η αντικατάσταση του αρχικού superalloy με βάση το νικέλιο με κράματα τιτανίου μπορεί να μειώσει το βάρος του συμπιεστή κατά 30%-35%. Το ποσοστό του τιτανίου που χρησιμοποιείται σε ξένους προηγμένους αεροκινητήρες φτάνει το 25-39%. Για παράδειγμα, η περιεκτικότητα του κινητήρα F100 σε κράμα τιτανίου αντιπροσωπεύει το 25% του συνολικού βάρους του κινητήρα, ο κινητήρας V2500 είναι 31%, και ο κινητήρας F119 είναι 39%. Η ζήτηση ανάπτυξης αεροκινητήρες υψηλών επιδόσεων έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας και η θερμοκρασία λειτουργίας αυξήθηκε σταδιακά, από 400 °C που αντιπροσωπεύεται από κράμα Ti-6Al-4V στη δεκαετία του 1950 σε 600 °C που αντιπροσωπεύεται από κράμα IM834. Πάνω από 600°C, η απότομη μείωση της αντίστασης ερπυσμού και της υψηλής θερμοκρασίας αντίστασης οξείδωσης είναι τα δύο κύρια εμπόδια που περιορίζουν την ανάπτυξη των κραμάτων τιτανίου στις υψηλότερες θερμοκρασίες. Ως εκ τούτου, 600 °C θεωρείται ότι είναι η θερμοκρασία "θερμικού φραγμού" για την ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου. Με την πάροδο των ετών, προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες των αεροκινητήρες υψηλών επιδόσεων, οι ανεπτυγμένες χώρες της αεροπορικής βιομηχανίας, όπως η Ευρώπη, η Αμερική και η Ρωσία, έχουν δώσει μεγάλη σημασία στην έρευνα και την ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας και έχουν αναπτύξει διαδοχικά κράματα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται στους 350-600 °C. Η πρώην Σοβιετική Ένωση ανέπτυξε κράματα τιτανίου bt6, BT3-1, BT18, BT9 και άλλων βαθμών στα τέλη της δεκαετίας του 1950 και ανέπτυξε κράματα BT18 και BT25 στις δεκαετίες του 1960 και του 1970. Έκτοτε, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση και η διάρκεια ζωής των κραμάτων τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας, βελτιώνονται και αναπτύσσονται υψηλής θερμοκρασίας κράματα τιτανίου BT18y, BT25y, BT8M, BT8-1 και BT8M με βάση το αρχικό κράμα. Τα τελευταία χρόνια, έχει αναπτυχθεί κράμα τιτανίου BT36, το οποίο χρησιμοποιείται σε HKB, IIC90A και άλλους κινητήρες αντίστοιχα. Ομοίως, οι Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιούν επίσης Ti64, Ti811, Ti6242 και άλλα κράματα τιτανίου σε προηγμένους κινητήρες όπως JT90 και F-110, αντίστοιχα.