Je titan superslitina?
představit
Moderní výrobní standardy jsou velmi náročné. Inženýři a designéři jsou neustále žádáni, aby splňovali požadavky průmyslu z hlediska výkonu, životnosti, udržitelnosti a optimalizace nákladů. Průmyslová výroba je ve stavu neustálého rozvoje. Pro inovace jsou zásadní nové principy designu, výrobní metody a materiály.
Některá odvětví mohou být obzvláště náročná, například letecký průmysl. Letecké produkty jsou během své životnosti vystaveny extrémním podmínkám. Tradiční metody a materiály nestačí ke splnění průmyslových standardů: proto letečtí inženýři používají materiály, jako jsou superslitiny.
Co jsou to vysokoteplotní slitiny?
V podstatě jsou superslitiny materiály s extrémními statistikami výkonu. Klíčovými vlastnostmi superslitin jsou vysoká odolnost, extrémně vysoká mechanická pevnost, termoelasticita a dlouhá životnost. Nejdůležitější vlastností superslitin je jejich schopnost pracovat při vysokých teplotách tavení. Všechny výše uvedené vlastnosti dělají ze superslitin životně důležité pro letecký průmysl.
Původní myšlenka vyvinout materiály vhodné pro provoz v extrémních podmínkách pramenila z touhy navrhnout letadla, která by nás mohla dostat výš a rychleji. Vývoj superslitin úzce souvisí s rychlým rozvojem leteckého průmyslu po 2. světové válce.
Druhy vysokoteplotních slitin
V leteckém průmyslu se používá mnoho typů vysokoteplotních slitin. Jednou z nejčastěji používaných variant je superslitina na bázi titanu. Čistý titan má relativně nízkou hustotu, vysokou pevnost a vysokou odolnost proti korozi. Kromě toho je titan jediným prvkem, který hoří dusíkem. Titan je pevný jako ocel, ale váží téměř o polovinu méně. Už jen tyto vlastnosti z něj dělají ideální materiál pro letecký průmysl, kde je rozhodující poměr hmotnost/pevnost. Titan je míchán s dalšími prvky ve specifických poměrech, aby se ještě zvýšily jeho již tak vynikající vlastnosti.
Jednou z nejčastěji používaných slitin na bázi titanu je slitina Ti-6Al-4V. Kromě titanu obsahuje také hliník a vanad a používá se především v rámech kokpitů, skříních křídel a spojovacích konstrukcích v dopravních letadlech. Slitina vykazuje dobrou rovnováhu vlastností, jako je pevnost, tažnost, lomová houževnatost, pevnost při vysokých teplotách, tečení, svařitelnost, zpracovatelnost a zpracovatelnost za tepla. Slitina Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo je žáruvzdorná slitina vyvinutá v druhé polovině 60. let. Jeho teplota tepelné odolnosti je asi 450 stupňů. Tato slitina se běžně používá v kompresorových discích, kde 500 stupňů je horní teplotní limit. Slitina Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo, někdy nazývaná slitina „Ti17“, je slitina vyvinutá ve Spojených státech 1970, který má vysokou pevnost a vynikající lomovou houževnatost. Jeho teplota tepelné odolnosti je asi 350 stupňů. U motorů komerčních letadel jsou ventilátor a hřídel vyrobeny z jednoho kusu, aby se snížila hmotnost motoru. Slitina Ti-10V-2Fe-3Al má vynikající prokalitelnost, vysokou pevnost a vysokou únavovou pevnost a používá se hlavně pro přistávací zařízení.
Kromě slitin na bázi titanu jsou feroslitiny další třídou slitin běžně používaných v různých průmyslových odvětvích, včetně letectví a armády. Feroslitiny jsou v podstatě slitiny složené převážně ze železa. Některé z nejběžněji používaných slitin na bázi železa jsou nerezová ocel, litina a vysoce uhlíková ocel. Slitiny železa obecně vykazují dobrou rovnováhu vlastností, včetně odolnosti vůči teplu a korozi, trvanlivosti, pevnosti a termoelasticity. Přestože nevykazují extrémní vlastnosti superslitin na bázi titanu nebo jiných vysokoteplotních slitin, jejich snadná syntéza a hospodárnost je činí neocenitelnými.
Další důležitou třídou slitin pro letecký a vojenský průmysl jsou hliníkové slitiny. Poměr hmotnosti a pevnosti surového hliníku je působivý již sám o sobě. Přidání legujících prvků, jako je měď, hořčík, mangan, křemík, cín, nikl a zinek, tyto vlastnosti zlepšuje, díky čemuž jsou hliníkové slitiny ideální pro vojenské a letecké aplikace. Slitiny hliníku řady 7xxx jsou nejběžněji používané v leteckých aplikacích. Primárním legujícím prvkem v řadě 7xxx je zinek, díky čemuž je tato třída nejpevnějšími slitinami hliníku. Slitiny řady 7xxx mají mez kluzu nad 500 MPa. Nejběžnější slitiny 7xxx jsou Al-Zn-Mg-Cu a Al-Li-Cu-Mg.
