Εφαρμογή σωλήνων τιτανίου

Το κράμα τιτανίου έχει υψηλή αντοχή και χαμηλή πυκνότητα, καλές μηχανικές ιδιότητες, καλή σκληρότητα και αντοχή στη διάβρωση. Επιπλέον, τα κράματα τιτανίου έχουν κακή απόδοση επεξεργασίας και είναι δύσκολο να κοπούν. Κατά τη διάρκεια της θερμής επεξεργασίας, είναι πολύ επιρρεπείς στην απορρόφηση ακαθαρσιών όπως υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και άνθρακα. Υπάρχει επίσης κακή αντοχή στη φθορά και πολύπλοκη διαδικασία παραγωγής. Η βιομηχανική παραγωγή τιτανίου ξεκίνησε το 1948. Η ανάπτυξη της αεροπορικής βιομηχανίας απαιτεί η βιομηχανία τιτανίου να αναπτύσσεται με μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης περίπου 8%. Επί του παρόντος, η ετήσια παραγωγή υλικών επεξεργασίας κράματος τιτανίου στον κόσμο έχει φτάσει τους 40000 τόνους, με σχεδόν 30 ποιότητες κράματος τιτανίου. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα τιτανίου είναι Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) και βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο (TA1, TA2 και TA3).
Το κράμα τιτανίου χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών για κινητήρες αεροσκαφών, ακολουθούμενα από δομικά στοιχεία για πυραύλους, πυραύλους και αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας. Στα μέσα-1960, το τιτάνιο και τα κράματά του χρησιμοποιούνταν ήδη στη γενική βιομηχανία για την κατασκευή ηλεκτροδίων στη βιομηχανία ηλεκτρόλυσης, συμπυκνωτές σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, θερμαντήρες για διύλιση πετρελαίου και αφαλάτωση θαλασσινού νερού και συσκευές ελέγχου της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν γίνει ένα ανθεκτικό στη διάβρωση δομικό υλικό. Επιπλέον, χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή υλικών αποθήκευσης υδρογόνου και κραμάτων μνήμης σχήματος.
Η Κίνα ξεκίνησε την έρευνα για το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου το 1956. Στα μέσα-1960 άρχισε η βιομηχανική παραγωγή υλικών τιτανίου και αναπτύχθηκαν κράματα TB2.
Το κράμα τιτανίου είναι ένα νέο σημαντικό δομικό υλικό που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία, με ειδικό βάρος, αντοχή και θερμοκρασία λειτουργίας μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα. Ωστόσο, έχει υψηλή ειδική αντοχή και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση του θαλασσινού νερού και απόδοση σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Το 1950, οι Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά μη φέροντα εξαρτήματα, όπως θερμικές ασπίδες πίσω ατράκτου, ασπίδες αέρα και ασπίδες ουράς στα μαχητικά βομβαρδιστικά F-84. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1960, η χρήση κράματος τιτανίου μετατοπίστηκε από την πίσω άτρακτο στη μεσαία άτρακτο, αντικαθιστώντας εν μέρει τον δομικό χάλυβα για την κατασκευή σημαντικών φέροντα εξαρτήματα όπως πλαίσια, δοκοί και ολισθητήρες πτερυγίων. Η χρήση κράματος τιτανίου στα στρατιωτικά αεροσκάφη έχει αυξηθεί γρήγορα, φτάνοντας το 20% έως 25% του δομικού βάρους του αεροσκάφους. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1970, τα πολιτικά αεροσκάφη άρχισαν να χρησιμοποιούν μεγάλη ποσότητα κράματος τιτανίου, με τα αεροσκάφη Boeing 747 να χρησιμοποιούν πάνω από 3640 κιλά τιτανίου. Η χρήση τιτανίου σε αεροσκάφη με αριθμούς Mach μικρότερους από 2,5 είναι κυρίως για την αντικατάσταση του χάλυβα και τη μείωση του δομικού βάρους. Για παράδειγμα, το αεροσκάφος αναγνώρισης υψηλής ταχύτητας των ΗΠΑ{12}} μεγάλου ύψους (που πετά με 3 Mach και υψόμετρο 26212 μέτρων), με τιτάνιο που αντιπροσωπεύει το 93% του δομικού βάρους του αεροσκάφους, είναι γνωστό ως "όλα τιτάνιο "αεροσκάφος. Όταν η αναλογία ώσης προς βάρος των κινητήρων αεροσκαφών αυξάνεται από 4-6 σε 8-10 και η θερμοκρασία εξόδου του συμπιεστή αυξάνεται αντίστοιχα από 200-300 βαθμό C σε 500-600 βαθμό C, χαμηλή -Οι δίσκοι συμπιεστή πίεσης και οι λεπίδες που ήταν αρχικά κατασκευασμένοι από αλουμίνιο πρέπει να αντικατασταθούν με κράμα τιτανίου ή να χρησιμοποιηθεί κράμα τιτανίου αντί για ανοξείδωτο χάλυβα για την κατασκευή δίσκων και λεπίδων συμπιεστή υψηλής πίεσης, προκειμένου να μειωθεί το δομικό βάρος. Στη δεκαετία του 1970, η ποσότητα του κράματος τιτανίου που χρησιμοποιήθηκε σε κινητήρες αεροσκαφών αντιπροσώπευε γενικά το 20% έως 30% του συνολικού δομικού βάρους, που χρησιμοποιήθηκε κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων συμπιεστών όπως σφυρηλατημένοι ανεμιστήρες τιτανίου, δίσκοι και λεπίδες συμπιεστών, περιβλήματα συμπιεστών χυτού τιτανίου, ενδιάμεσα περιβλήματα, κελύφη ρουλεμάν κ.λπ. Τα διαστημικά σκάφη χρησιμοποιούν κυρίως την υψηλή ειδική αντοχή, αντοχή στη διάβρωση και αντοχή σε χαμηλή θερμοκρασία του κράματος τιτανίου για την κατασκευή διαφόρων δοχείων πίεσης, δεξαμενών καυσίμου, συνδετήρων, ιμάντων οργάνων, πλαισίων και κελύφους πυραύλων. Οι δορυφόροι της τεχνητής Γης, οι σεληνιακές μονάδες, τα επανδρωμένα διαστημόπλοια και τα διαστημικά λεωφορεία χρησιμοποιούν επίσης εξαρτήματα συγκόλλησης πλακών από κράμα τιτανίου.