En comparación con los materiales de aleación anteriores, las aleaciones de titanio tienen muchas ventajas, como baja densidad, alta resistencia específica, resistencia a la corrosión, un excelente rendimiento de temperatura alta y baja, por lo que pueden usarse más ampliamente en muchos campos como petroquímico, entorno marino, biomedicina, aeroespacial , industria automotriz y buques navales. La aleación de titanio de fundición es una aleación de titanio obtenida por la forma deseada, de la cual la más utilizada es la aleación ZTC4 (TI-6Al-4V), con rendimiento del proceso estable, buena resistencia y resistencia a la fractura (por debajo de 350 ℃). Como las principales partes de control de varios entornos especiales y sistemas de transmisión de tuberías medianas de fluidos especiales, las válvulas se han convertido en una parte importante de muchos equipos en la producción, y se puede decir que ninguna industria puede prescindir de las válvulas. Debido a los diferentes requisitos ambientales, de temperatura y medios en diferentes campos, la selección de válvulas es particularmente crítica y ampliamente valorada. Aleación de titanio y aleación de titanio fundido como el cuerpo principal de la válvula debido a su resistencia a la corrosión, alto rendimiento de temperatura y baja temperatura, alta resistencia y otro buen rendimiento superior en el campo de la válvula tiene una amplia perspectiva.
Aleaciones de titanio de fundición común
1.1 tipos
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y las necesidades de producción, se desarrollan y se usan diferentes tipos de aleaciones de titanio fundidas en muchos campos. De la composición fotográfica, la aleación de titanio de fundición se puede dividir en tipos α, β y α + β 3; A partir de la fuerza, se puede dividir en aleación de titanio de fuerza media, aleación de titanio de alta resistencia; A partir del uso de la temperatura ambiental, se puede dividir en aleación de titanio a baja temperatura (menos o igual a temperatura ambiente), aleación de titanio de temperatura media (400 ℃), aleación de titanio de alta temperatura (mayor o igual a 500 ℃) y aleación de titanio anti-combustión, etc. Se puede ver que el uso de aleación de titanio fundido es grande, que cubre casi todos los aspectos y tiene un alto valor de mercado.
1.2 Propiedades mecánicas
Las aleaciones de titanio fundido son de varios tipos como ZTA1, ZTA2, ZTA5 y ZTC4, que cubren 3 tipos de α, β y α+β, que se expresan como TA, TC y TB respectivamente en China
Aplicación de aleación de titanio de fundición en la industria de válvulas
Tome la aleación de titanio ZTC4 Cast más ampliamente utilizada como ejemplo, su contenido de Al es de 5.5% a 6.75%, el contenido de V es 3.5% a 4.5%, el resto de la composición es TI. Desde la Tabla 1 se puede ver, la resistencia a la tracción de aleación de titanio de titanio ZTC4 de 895 MPa, resistencia al rendimiento de 825 MPa. Sus propiedades mecánicas y el rendimiento del acero de alta resistencia están relativamente cerca del uso del acero pueden ser una buena alternativa al acero, por otro lado, su densidad es de solo 4.4 g/cm3, mucho más pequeña que el acero, que conduce a Reducción de peso del equipo. Por otro lado, su densidad es de solo 4.4 g/cm3, mucho más pequeña que el acero, que es propicio para la reducción de peso del equipo, y también conserva el rendimiento superior de la resistencia a la corrosión de la aleación de titanio, que no se cumple con el acero.
Por lo tanto, en la producción industrial futura, si la necesidad de una reducción de peso debido a las necesidades de producción, la elección de la aleación de titanio de fundición adecuada para el reemplazo, no solo puede reducir efectivamente el peso del producto, sino también para garantizar el rendimiento del producto, es una buena elección.
Aplicación de aleación de titanio de fundición en la industria de válvulas
2.1 Válvulas de titanio marino
La válvula generalmente se compone de cuerpo de la válvula, cubierta de la válvula, aleta de la válvula, vástago de la válvula, pieza en caliente, piezas de embalaje y transmisión, el cuerpo, la cubierta de la válvula materiales seleccionados para los materiales principales del cuerpo, la aleta de la válvula (puerta), la bola, el asiento de la válvula, la válvula Asiento de tallo y sello y otros materiales seleccionados llamados materiales de piezas internas, además de los materiales de sujetador; Los materiales comunes de la válvula seleccionados son hierro fundido gris, hierro dúctil, acero de aleación y aleación de cobre, etc., pueden ser una diversificación selectiva. Pero con las necesidades adicionales de producción, los investigadores encontraron que en algún entorno de trabajo duro y condiciones especiales complejas, los materiales de válvula convencionales no pueden satisfacer las necesidades de producción y investigación. En este momento, el titanio y la aleación de titanio de fundición debido al rendimiento superior han atraído la atención, se han desarrollado válvulas de titanio.
El sistema de tuberías marinas se encuentra en un entorno de trabajo muy duro, el rendimiento de las válvulas marinas afecta directamente la seguridad del sistema de tuberías e incluso el rendimiento general. Ya en la década de 1960, Rusia comenzó la investigación de la aleación de titanio naval, y luego desarrolló aleación de titanio β marino, que se utilizó en el posterior sistema militar de tuberías navales, que involucraba válvulas de aleación de titanio como válvulas de globo, válvulas de verificación y válvulas de bola, etc., utilizando una amplia gama de tipos y grandes cantidades; Al mismo tiempo, el sistema de tuberías de barcos civiles también comenzó a usar válvulas de titanio. En comparación con la aleación de cobre, acero, etc. previamente utilizada, la prueba de agua posterior también muestra que el uso de aleación de titanio fundido, su propia resistencia estructural y resistencia a la corrosión y muchos otros aspectos de la alta confiabilidad, la vida útil también se ha extendido significativamente desde El 2 ~ 5 A original se puede extender a más de 2 veces, ha atraído una atención generalizada. La válvula de mariposa excéntrica triple suministrada por el Instituto de Investigación de Construcción naval de China en Luoyang, China, para un cierto tipo de barco, se extiende precisamente el esquema anterior de selección y diseño de materiales, utilizando Ti80 como material principal, la vida útil de la válvula se extiende más a más de 25 A, para mejorar la fiabilidad y la practicidad de la aplicación de productos de válvula.
2.2 Válvulas de titanio aeroespacial
En aeroespacial, las aleaciones de titanio fundido también tienen un buen rendimiento, gracias a su buena resistencia y resistencia al calor. Este mismo período de la década de 1960, la primera prueba de piezas de titanio en la aviación estadounidense. Después de un período de investigación, a partir de 1972, la aleación de titanio de fundición comenzó a aplicarse oficialmente a los aviones (Boeing 757, 767 y 777, etc.), no solo usó más piezas de aleación de titanio de estructura estática, sino que también comenzó a usarse en posiciones clave, Como el control de la válvula del sistema de tuberías clave, las válvulas de uso común son válvulas de seguridad, válvulas de retención, etc., reduciendo el costo de fabricación de las aeronaves, aumentando la seguridad y la confiabilidad, mientras que debido a que la aleación de titanio es menos densa en comparación con otras aleaciones, el peso solo se trata de El 60% del mismo acero de resistencia, por lo que su uso generalizado puede promover la aeronave a la dirección de alta resistencia y peso ligero constantemente.
En la actualidad, las válvulas aeroespaciales se utilizan principalmente en neumáticos, hidráulicos, de combustible y lubricación y muchos otros sistemas de control, que son más adecuados para la resistencia a la corrosión y el ambiente de alta temperatura ambiente, y son una de las partes del sector vital de los vehículos y motores aeroespaciales. Las válvulas tradicionales a menudo deben reemplazarse en etapas, o incluso no poder satisfacer la demanda, mientras que con el tamaño del mercado de la válvula aeroespacial se está expandiendo rápidamente, por lo que la proporción de válvulas de titanio debido a su rendimiento superior también está aumentando.
2.3 Válvulas de titanio de la industria química
Las válvulas químicas generalmente se usan en alta temperatura, alta presión, resistencia a la corrosión y presión diferencial y otro entorno generalmente duro, por lo que la elección apropiada de los materiales para las aplicaciones de la industria química de la válvula parece ser crítica, la selección temprana de materiales es principalmente acero al carbono, Acero inoxidable, etc., el uso de un período de tiempo se producirá óxido y corrosión, la necesidad de mantenimiento de reemplazo. Con el desarrollo continuo de la tecnología de aleación de titanio y su rendimiento superior se descubre gradualmente, las válvulas de titanio también aparecen a los ojos de las personas.
Tome la planta de producción de ácido tereftálico (PTA) de la industria de la fibra química como ejemplo, el medio de trabajo es principalmente ácido acético y ácido hidrobrómico, que son muy corrosivos, es necesario que casi 8,000 unidades que contengan válvulas de cierre, válvulas de bola y otras válvulas Usada, la variedad es complicada y la cantidad es enorme, por lo que las válvulas de titanio se convierten en una buena opción, aumentando la confiabilidad y la seguridad del uso. En general, debido a la naturaleza corrosiva de la urea, las válvulas en la salida y la entrada de la torre de síntesis de urea pueden cumplir con la vida útil de 1 A ha alcanzado los requisitos de uso. Y la planta de fertilizantes de Shanxi Lvliang, la planta de fertilizantes de Shandong Tengzhou y la planta de fertilizantes de Henan Lingbao y otras empresas han hecho varios intentos para finalmente elegir la válvula de titanio Válvula de verificación de alta presión H72WA-220ROO-50, H43WA-2000ROO-50, 65, 80 y parada de aislamiento Válvula BJ45WA-25R-100, 125, etc. Para la importación de la torre de síntesis de urea, la vida útil es más de 2 a. Refleja una mejor resistencia a la corrosión [9] y reduce la frecuencia del reemplazo de la válvula y el costo de uso.
La aplicación de la aleación de titanio de Cast en el mercado de válvulas no se limita a las industrias mencionadas anteriormente, otros aspectos del desarrollo tienen un buen desarrollo, como el desarrollo de la nueva aleación de titanio de Japón TI-33.5Al-1NB-0.5CR-0.5SI , con baja densidad, alta resistencia a la fluencia y buena resistencia al desgaste y muchas otras ventajas, se usa en la válvula de escape trasera de los motores de automóviles, lo que puede mejorar el rendimiento de seguridad del motor tiene muchas ventajas, como baja densidad, alta resistencia a la fluencia. y buena resistencia al desgaste.
Aleación de titanio en otras industrias
Las otras aplicaciones de aleaciones de titanio de fundición son más extensas que las de las aleaciones de titanio de fundición en la industria de la válvula. Las aleaciones de titanio y titanio tienen una buena resistencia a la corrosión, por lo que para las industrias petroquímicas y de otro tipo con requisitos corrosivos es de gran importancia, en estas industrias, bombas de volumen, intercambiadores de calor, compresores y reactores y otros grandes equipos requeridos para la producción industrial, muchos usan corrosión. Castings de titanio resistentes, tiene la mayor demanda del mercado. Campo de medicina, porque el titanio se reconoce como un metal de seguridad de precipitación de metal seguro, no tóxico y no pesado, por lo que muchas ayudas médicas, prótesis humanas, etc. son aleaciones de titanio fundidos como material, especialmente en cuidado dental, casi todos probados y probados y probados Los fundiciones médicas dentales probadas están hechas de titanio puro industrial y aleación TI-6Al-4V, con buena biocompatibilidad, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Las propiedades son biocompatibles, mecánicas y resistentes a la corrosión. Por otro lado, debido a las ventajas de la densidad de aleación de titanio y titanio, buen rendimiento, ampliamente utilizado en clubes de golf, cabezas de pelota, raquetas de tenis, raquetas de bádminton y aparejos de pesca y muchos otros equipos deportivos, con sus productos hechos de peso ligero, Garantía de calidad, muy popular entre el público. Por ejemplo, la nueva aleación de titanio SP-700 desarrollada por Japan Pipe (N104) se usa como material de superficie para los cabezales de golf de la serie Taylor 300 y se vende bien en el mercado mundial de golf.
Desde finales del siglo XX, la aleación de titanio en la industria petroquímica, aeroespacial, biomédica, automotriz y los campos deportivos y de ocio ha sido desde el juicio inicial hasta la promoción y desarrollo vigorosos actuales, y gradualmente formó la industrialización y la escala.
Limitaciones de la aplicación
Sin embargo, aunque el lanzamiento de aleaciones de titanio, titanio puro y otros titanio como el cuerpo principal de la válvula y otros productos, en muchas áreas tienen una amplia aplicación de aplicación, pero también tiene ciertas limitaciones.
En comparación con otros materiales metálicos, el titanio como metal emergente, su tiempo de desarrollo es muy corto, la aplicación de aleación de titanio es solo 70 hace poco tiempo, por lo que la información técnica disponible para referencia es muy limitada, aún en la etapa de descubrir. Por un lado, debido a la metalurgia del metal de titanio es muy difícil, el costo sigue siendo alto; Por otro lado, debido a las aleaciones de titanio y titanio, los costos de procesamiento de la lanza de aleación de titanio son muy altos, el tiempo de procesamiento es largo, los costos de procesamiento son varias veces que su valor de material, o incluso hasta decenas de veces, se reconoce como uno de los Lo más difícil de procesar materiales no puede hacer una promoción a gran escala del uso. Por lo tanto, mejorar la tecnología de fundición del metal de titanio, mientras busca métodos de procesamiento adecuados es la prioridad actual.
Conclusión
Para el titanio y su aleación de titanio, por un lado, tiene un rendimiento superior y es un sustituto ideal para muchos materiales como el acero, y por otro lado, los recursos de titanio son abundantes, por lo que ha recibido la atención de muchos investigadores. Aunque todavía hay algunos problemas en la minería de recursos de titanio, la tecnología de fundición difícil y las dificultades de procesamiento, la industria de la válvula y la industria del titanio son igualmente una industria vibrante y en rápido desarrollo. Junto con la futura minería estable y la producción de materiales de titanio y la introducción y mejora de los nuevos procesos, el lanzamiento de aleaciones de titanio y moldes en la industria de la válvula será más maduro y tenderá a ampliar el desarrollo de aplicaciones en otras industrias también tendrá una amplia aplicación. perspectivas.
