TC21 es una alta resistencia, tosía, y tolerancia de alta dama aleación de titanio. Es un material crucial utilizado en aplicaciones aeroespaciales avanzadas.
Overvie de aleación de titanio TC21
Características clave de la aleación de titanio TC21
- Alta fuerza: La aleación de titanio TC21 tiene una fuerza mayor que 1100 MPA.
- Alta dureza: Tiene dureza de fractura (K_IC) que se extiende desde 70 a 90 MPA · M^1/2.
- Tolerancia al daño: La aleación exhibe una baja tasa de crecimiento de grietas (DA/DN), que mejora su tolerancia al daño.
- Soldadura: TC21 es un alfa soldable + aleación de titanio de dos fases beta.
- Composición: La composición nominal de TC21 es TI-6AL-2ZR-2SN-3MO-1CR-2NB-0.1Y.
Comparación con otras aleaciones
TC21 fue diseñado para exceder la dureza de la fractura, Resistencia al crecimiento de las grietas, y estabilidad térmica de la aleación TC4 mientras tiene mayor resistencia. Su objetivo es igualar o superar las propiedades de la aleación estadounidense TI-6222S.
Aplicaciones principales de aleación de titanio TC21
La aleación TC21 se usa principalmente en aplicaciones aeroespaciales, particularmente en componentes estructurales de aviones avanzados de combate. Por ejemplo, 3% de las partes estructurales de los EE. UU.. Jet de combate F22 Use la aleación TI-6-22-22S, destacando la importancia de las aleaciones de titanio en las estructuras de aviones.
En China, La aplicación y la tecnología de las aleaciones de titanio aún se quedan atrás de los países desarrollados. Durante el “15TH quinquenado,” China lanzó un programa de investigación para desarrollar de alta resistencia, tosía, Aleaciones de titanio de alta tolerancia a la dama del diseño de tolerancia a la tolerancia a daños. Esto condujo al desarrollo exitoso de la aleación TC21.
Procesamiento y fabricación
La aleación de titanio TC21 está disponible principalmente en forma de verja, parlotes, y placas gruesas. El procesamiento de tales piezas de aleación de titanio generalmente requiere métodos de deformación plástica. Debido a la alta fuerza específica de las aleaciones de titanio, Su capacidad de deformación plástica fría es pobre. Por lo tanto, Procesos de deformación termoplástica a alta temperatura, como forjar, generalmente son necesarios para el procesamiento de deformación plástica, y TC21 no es una excepción.
Qué especial es el TC21?
Microestructura y rendimiento de la aleación de titanio TC21
El rendimiento de una aleación está significativamente influenciado por elementos de aleación, técnicas de procesamiento, y su microestructura. La microestructura, bajo composiciones de aleación específicas, se convierte en el factor principal que afecta sus propiedades.
Variaciones microestructurales
Durante el proceso de deformación de aleaciones de titanio de doble fase como TC21, Pueden surgir varias microestructuras dependiendo de los métodos y condiciones de procesamiento. Estas microestructuras incluyen estructura widmanstätten, Estructura de Banketweave, estructura dúplex, y estructura equiaxed, Cada uno exhibe formas únicas, tallas, estructuras, y características de rendimiento.
- Estructuras de los estados de Widman: Conocido por la buena resistencia a la fluencia de alta temperatura pero poca plasticidad, estabilidad térmica, y rendimiento de fatiga.
- Casketweave y estructuras dúplex: Ofrecer buenas propiedades mecánicas generales. La estructura de Wastweweave sobresale en resistencia a la fluencia, dureza de la fractura, y propagación de grietas de fatiga, pero puede retrasarse en el rendimiento de la fatiga y la estabilidad térmica en comparación con la estructura dúplex.
- Estructura equiaxed: Proporciona la mejor plasticidad y estabilidad térmica, pero generalmente resistencia a la fluencia más baja.
Estudiar sobre la estructura de Basketweave
En industrias aeroespaciales, El diseño para fallas seguras basadas en los criterios de tolerancia al daño es crucial. Los materiales con características tolerantes a daños deberían poseer idealmente:
- Dustuitud de alta fractura (K_IC).
- Baja tasa de propagación de grietas (DA/DN).
- Umbral de propagación de grietas altas (Kth).
Comprender la relación entre el daño material y las condiciones críticas es esencial para estimar con precisión la vida de la fatiga. La estructura de Basketweave de la aleación de titanio TC21, logrado a través de regímenes específicos de tratamiento térmico, Demuestra una fuerza superior, plasticidad, tenacidad, y resistencia a la propagación de grietas en comparación con otras microestructuras. Su resistencia a la fractura y estabilidad térmica se mantienen a niveles no más bajos que la aleación TC4, con fuerza que supera la aleación TC4 por un margen significativo y comparable a la aleación estadounidense TI-62222S.
Importancia de los parámetros microestructurales para la tolerancia al daño
Para mejorar la tolerancia al daño de materiales como la aleación de titanio TC21, Es crucial establecer modelos matemáticos que correlacionen los parámetros microestructurales, Especialmente la dureza de la fractura, con rendimiento. Estos esfuerzos son esenciales para avanzar en el desarrollo de materiales y optimizar los procesos de producción en aplicaciones aeroespaciales.
