Phát Triển Một Số Hợp Kim Titan Mới

Các quốc gia trên thế giới đang phát triển các hợp kim titan mới có hiệu suất cao và chi phí thấp, nỗ lực đưa hợp kim titan vào lĩnh vực công nghiệp dân dụng với tiềm năng thị trường khổng lồ.

Đến với bài viết hôm nay, các bạn đọc hãy cùng Y Tế Chính Hãng tìm hiểu về Phát Triển Một Số Hợp Kim Titan Mới nhé!

Phát Triển Một Số Hợp Kim Titan Mới

Các quốc gia trên thế giới đang phát triển các hợp kim titan mới có hiệu suất cao và chi phí thấp, nỗ lực đưa hợp kim titan vào lĩnh vực công nghiệp dân dụng với tiềm năng thị trường khổng lồ.

Những tiến bộ mới trong nghiên cứu vật liệu hợp kim titan trong và ngoài nước chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau

Hợp kim titan chịu nhiệt độ cao

Hợp kim titan chịu nhiệt độ cao đầu tiên được phát triển thành công trên thế giới là Ti-6Al-4V, với nhiệt độ hoạt động từ 300-350°C, sau đó, các hợp kim như IMI550 và BT3-1, với nhiệt độ hoạt động lên đến 400°C, và IMI679, IMI685, Ti-6246 và Ti-6242, với nhiệt độ hoạt động từ 450 đến 500°C, đã được phát triển.

Các hợp kim titan chịu nhiệt độ cao mới được sử dụng thành công trong động cơ máy bay quân sự và dân dụng bao gồm hợp kim IMI829 và IMI834 của Anh; hợp kim Ti-1100 của Hoa Kỳ; và hợp kim BT18Y và BT36 của Nga.

Trong những năm gần đây, các nước trên thế giới đã áp dụng công nghệ luyện kim bột/đông đặc nhanh và vật liệu composite gia cường sợi hoặc hạt để phát triển hợp kim titan, coi đây là hướng phát triển hợp kim titan chịu nhiệt độ cao, có thể nâng nhiệt độ làm việc của hợp kim titan lên trên 650°C.

Tập đoàn McDonnell Douglas tại Hoa Kỳ đã phát triển thành công hợp kim titan có độ tinh khiết cao, mật độ cao bằng công nghệ luyện kim bột/đông đặc nhanh. Độ bền của nó ở 760°C tương đương với hợp kim titan sử dụng ở nhiệt độ phòng.

Hợp chất nhôm titan

So với các hợp kim titan thông thường, ưu điểm lớn nhất của hợp chất titan-nhôm trên nền hợp chất liên kim natri Ti3Al (α2) và TiAl(γ) là hiệu suất nhiệt độ cao tốt (nhiệt độ hoạt động tối đa lần lượt là 816 và 982°C), khả năng chống oxy hóa mạnh, khả năng chống rão tốt và trọng lượng nhẹ (mật độ chỉ bằng 1/2 so với hợp kim nhiệt độ cao gốc niken).

Những ưu điểm này khiến nó trở thành vật liệu cạnh tranh nhất cho động cơ máy bay và các bộ phận kết cấu máy bay trong tương lai.

Hai hợp kim titan gốc Ti3Al, Ti-21Nb-14Al và Ti-24Al-14Nb-#V-0.5Mo, đã được đưa vào sản xuất hàng loạt tại Hoa Kỳ, các hợp kim titan gốc Ti3Al khác đang được phát triển bao gồm Ti-24Al-11Nb, Ti25Al-17Nb-1Mo và Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo, phạm vi thành phần quan tâm của hợp kim titan gốc TiAl(γ) là Ti-(46-52)Al-(1-10)M (at.%), trong đó M là ít nhất một trong các nguyên tố V, Cr, Mn, Nb, Mn, Mo và W, các hợp kim titan gốc TiAl3, chẳng hạn như hợp kim Ti-65Al-10Ni, cũng đang bắt đầu thu hút sự chú ý.

Loại β có độ bền và độ dẻo dai cao

Hợp kim titan loại β được Crucible tại Hoa Kỳ phát triển lần đầu tiên vào giữa những năm 1950 với tên gọi hợp kim B120VCA (Ti-13V-11Cr-3Al), hợp kim titan loại β có khả năng gia công nóng và nguội tuyệt vời, dễ rèn, có thể cán và hàn, thông qua quá trình xử lý lão hóa dung dịch, chúng có thể đạt được các tính chất cơ học cao, khả năng chống chịu môi trường tốt và cân bằng tốt giữa độ bền và độ dẻo dai khi gãy.

Hợp kim titan chống cháy

Hợp kim titan thông thường có xu hướng bắt lửa trong một số điều kiện nhất định, hạn chế đáng kể ứng dụng của chúng, để giải quyết vấn đề này, nhiều quốc gia đã khởi xướng nghiên cứu về hợp kim titan chống cháy và đạt được một số đột phá nhất định, hợp kim C (còn được gọi là Ti-1720), được phát triển tại Hoa Kỳ, có thành phần danh nghĩa là 50Ti-35V-15Cr (phần khối lượng) và là hợp kim titan chống cháy không nhạy cảm với quá trình cháy liên tục, nó đã được sử dụng trong động cơ F119, BTT-1 và BTT-3, hợp kim titan chống cháy được phát triển tại Nga, đều là hợp kim Ti-Cu-Al với đặc tính biến dạng nóng tuyệt vời, cho phép chúng được chế tạo thành các chi tiết phức tạp.

Hợp kim titan y tế

Titan, nhờ đặc tính không độc hại, nhẹ, độ bền cao và khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, là một vật liệu kim loại y tế lý tưởng để sử dụng trong cấy ghép, cùng nhiều ứng dụng khác. Hợp kim ELI Ti-6Al-4V vẫn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế.

Tuy nhiên, hợp kim ELI giải phóng một lượng cực nhỏ ion vanadi và nhôm, làm giảm khả năng thích ứng tế bào và có thể gây nguy hiểm cho cơ thể con người, vấn đề này từ lâu đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong cộng đồng y tế.

Ngay từ giữa những năm 1980, Hoa Kỳ đã bắt đầu phát triển hợp kim titan không chứa nhôm, vanadi và tương thích sinh học để sử dụng trong phẫu thuật chỉnh hình.

Nhật Bản, Vương quốc Anh và các quốc gia khác cũng đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực này và đạt được một số tiến bộ mới, ví dụ, Nhật Bản đã phát triển một loạt hợp kim titan α+β có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, bao gồm Ti-15Zr-4Nb_4Ta-0.2Pd, Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N, Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd, và Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20, các hợp kim này có độ bền ăn mòn, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với Ti-6Al-4v ELI, so với hợp kim titan α+β, hợp kim titan β có độ bền cao hơn, hiệu suất cắt và độ dẻo dai tốt hơn, và phù hợp hơn để cấy ghép vào cơ thể người.

Tại Hoa Kỳ, năm hợp kim β-titan đã được khuyến nghị sử dụng trong lĩnh vực y tế, cụ thể là TMZFTM (TI-12Mo-Zr-2Fe), Ti-13Nb-13Zr, Timetal 21SRx (TI-15Mo-2,5Nb-0,2Si), Tiadyne 1610 (Ti-16Nb-9,5Hf) và Ti-15Mo, người ta ước tính rằng trong tương lai gần, các hợp kim β-titan này với độ bền cao, mô đun đàn hồi thấp, khả năng định hình tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn có thể sẽ thay thế hợp kim ELI Ti-6Al-4V được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế.

Hợp kim titan chứa đồng hạt siêu mịn

Vào năm 2022, nhóm nghiên cứu sinh tại Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã đạt được bước đột phá trong nghiên cứu, thu được hợp kim titan chứa đồng hạt siêu mịn có hiệu suất tuyệt vời và độ ổn định nhiệt cao và các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố.

Kết luận

Hiện nay các quốc gia trên thế giới đang phát triển các hợp kim titan mới có hiệu suất cao và chi phí thấp, nỗ lực đưa hợp kim titan vào lĩnh vực công nghiệp dân dụng với tiềm năng thị trường khổng lồ.

Xem thêm: Bài viết Ưu Nhược Điểm Hợp Kim Titan Trong Sản Xuất Ô Tô tại ytechinhhang.com

Mời quý bạn đọc đón đọc bài viết Một Số Ưu Nhược Điểm Hợp Kim Titan Trong Sản Xuất Ô Tô của Y Tế Chính Hãng nhé!