TC21 est un, tasserie élevée, et tolérance élevé alliage de titane. C'est un matériau crucial utilisé dans les applications aérospatiales avancées.
Overvie de l'alliage de titane TC21
Caractéristiques clés de l'alliage de titane TC21
- Forte résistance: L'alliage de titane TC21 a une force supérieure à 1100 MPA.
- Durcissement élevé: Il a une ténacité de fracture (K_ic) allant de 70 à 90 MPA · M ^ 1/2.
- Tolérance aux dommages: L'alliage présente un faible taux de croissance des fissures (Da / dn), ce qui améliore sa tolérance aux dommages.
- Soudabilité: TC21 est un alpha soudable + alliage de titane bêta en deux phases.
- Composition: La composition nominale de TC21 est TI-6AL-2ZR-2SN-3MO-1CR-2NB-0.1Et.
Comparaison avec d'autres alliages
TC21 a été conçu pour dépasser la ténacité à la fracture, Résistance à la croissance de la fissure, et stabilité thermique de l'alliage TC4 tout en ayant une résistance plus élevée. Il vise à faire correspondre ou dépasser les propriétés de l'alliage américain TI-62222S.
Applications principales de l'alliage de titane TC21
L'alliage TC21 est principalement utilisé dans les applications aérospatiales, en particulier dans les composants structurels des avions de chasse avancés. Par exemple, 3% des parties structurelles des États-Unis. F22 Fighter Jet Utilisez l'alliage TI-6-22-22S, Mettre en évidence l'importance des alliages de titane dans les structures des avions.
En Chine, L'application et la technologie des alliages de titane sont toujours à la traîne derrière les pays développés. Pendant “15le plan quinquennal,” La Chine a lancé un programme de recherche pour développer une forte résistance, tasserie élevée, alliages de titane à tolérance à haute tolérance pour s'aligner sur la tendance internationale de la conception de tolérance aux dommages. Cela a conduit au développement réussi de l'alliage TC21.
Traitement et fabrication
L'alliage de titane TC21 est disponible principalement sous la forme de bars, sorts, et plaques épaisses. Le traitement de ces pièces en alliage de titane nécessite généralement des méthodes de déformation plastique. En raison de la force spécifique élevée des alliages de titane, Leur capacité de déformation plastique froide est médiocre. Donc, Processus de déformation thermoplastique à haute température, comme forger, sont généralement nécessaires pour le traitement de la déformation plastique, et TC21 ne fait pas exception.
À quel point le TC21 est spécial?
Microstructure et performances de l'alliage de titane TC21
La performance d'un alliage est considérablement influencée par les éléments d'alliage, techniques de traitement, et sa microstructure. La microstructure, sous des compositions d'alliages spécifiques, devient le principal facteur affectant ses propriétés.
Variations microstructurales
Pendant le processus de déformation des alliages de titane à double phase comme TC21, Diverses microstructures peuvent émerger en fonction des méthodes et conditions de traitement. Ces microstructures incluent la structure de widmanstätten, structure de panier, structure duplex, et structure équiaxée, chacun exposant des formes uniques, tailles, structure, et caractéristiques de performance.
- Les états de Widman se promènent: Connu pour une bonne résistance au fluage à haute température mais une mauvaise plasticité, stabilité thermique, et les performances de la fatigue.
- Structures de basket et de duplex: Offrir de bonnes propriétés mécaniques globales. La structure de basketweave excelle dans la résistance au fluage, ténacité de fracture, et la propagation des fissures de fatigue mais peuvent prendre du retard dans les performances de la fatigue et la stabilité thermique par rapport à la structure duplex.
- Structure équiaxée: Offre la meilleure plasticité et la meilleure stabilité thermique mais généralement une résistance au fluage généralement plus faible.
Étude sur la structure de Basketweave
Dans les industries aérospatiales, La conception pour les défaillances en fonction des critères de tolérance aux dommages est cruciale. Les matériaux avec des caractéristiques tolérantes aux dommages devraient idéalement posséder:
- Ténacité à forte fracture (K_ic).
- Faible taux de propagation des fissures (Da / dn).
- Seuil de propagation des fissures élevé (Kth).
Il est essentiel de comprendre la relation entre les dommages matériels et les conditions critiques pour estimer avec précision la durée de vie de la fatigue. La structure de basket-weave de l'alliage de titane TC21, réalisé grâce à des régimes de traitement thermique spécifiques, démontre une force supérieure, plasticité, dureté, et résistance à la propagation des fissures par rapport aux autres microstructures. Sa ténacité à la fracture et sa stabilité thermique sont maintenues à des niveaux non inférieurs à l'alliage TC4, avec une force dépassant l'alliage TC4 par une marge significative et comparable à l'alliage américain TI-62222S.
Importance des paramètres microstructuraux pour la tolérance aux dommages
Pour améliorer la tolérance aux dommages des matériaux comme l'alliage TC21 en titane, Il est crucial d'établir des modèles mathématiques qui corrèlent les paramètres microstructuraux, en particulier la ténacité à la fracture, avec des performances. Ces efforts sont essentiels pour faire progresser le développement des matériaux et l'optimisation des processus de production dans les applications aérospatiales.
