Vlastnosti obsadených zliatin titánu a ich aplikácie v priemysle ventilu
Aug 13, 2025
V porovnaní s konvenčnými materiálmi zliatiny ponúkajú titánové zliatiny početné výhody, vrátane nízkej hustoty, vysokej špecifickej pevnosti, odolnosti proti korózii a vynikajúcej vysokej a nízkej teploty. Preto nachádzajú rozsiahlu aplikáciu v širokej škále oblastí vrátane petrochemického priemyslu, morského prostredia, biomedicíny, leteckého priemyslu, automobilového priemyslu a stavby lodí. Zliatinami titánu sa získava odlievanie zliatin titánu do požadovaných tvarov. Najčastejšie používanou zliatinou je ZTC4 (TI-6AL-4V), ktorý ponúka stabilný výkon spracovania, vynikajúcu silu a húževnatosť zlomenín (pod 350 stupňov).
Ako kľúčové komponenty riadenia v systémoch prepravy potrubí pre rôzne špeciálne prostredia a špecializované tekuté médiá sa ventily stali dôležitou súčasťou mnohých výrobných zariadení a sú nevyhnutné pre prakticky každému odvetviu. Vzhľadom na rôzne environmentálne, teplotné a médiá v rôznych priemyselných odvetviach je výber materiálu ventilu rozhodujúci a všeobecne oceňovaný. Ventily vyrobené predovšetkým z zliatin titánu a odlievaných zliatin na titány majú v odvetví ventilov široké vyhliadky v dôsledku ich vynikajúcich vlastností vrátane odolnosti proti korózii, vynikajúcej vysokej a nízkej teploty a vysokej sily.
1. Bežne používané liate zliatiny titánu
1.1 typy
Vďaka technologickému pokroku a výrobným potrebám boli vyvinuté a aplikované rôzne zliatiny titánových odliatkov v širokej škále polí. Na základe ich fotografického zloženia je možné obsadené zliatiny titánu rozdeliť na tri typy:, a + . na základe ich sily, môžu byť rozdelené do stredne silných a vysokokvalitných titánových zliatin. Na základe ich prevádzkovej teploty sa môžu rozdeliť na zliatiny titánu s nízkou teplotou (teplota miestnosti alebo nižšie), zliatiny titánu strednej teploty (400 stupňov), zliatiny titánu s vysokou teplotou (500 stupňov alebo vyššia) a plameňom resistanné altánske altánky. Ako je zrejmé, zliatiny liateho titánu majú širokú škálu aplikácií, ktoré pokrývajú takmer všetky aspekty a majú vysokú trhovú hodnotu.
1.2 Mechanické vlastnosti
Zliatiny titánu patrí ZTA1, ZTA2, ZTA5 a ZTC4, ktoré zahŕňajú typy, a +, označené na domácom trhu ako TA, TC a TB.
Ako príklad, ktorý je najpoužívanejším zliatinou ZTC4 Cast, jej obsah Al je 5,5% až 6,75%, jeho obsah V je 3,5% až 4,5% a zvyšok je ti. Ako je uvedené v tabuľke 1, zliatina Titanium ZTC4 má pevnosť v ťahu 895 MPa a výnosovú pevnosť 825 MPa. Jeho mechanické vlastnosti sú porovnateľné s vlastnosťami strednej a vysokej pevnosti ocele, čo z neho robí vhodnú alternatívu k ocele. Okrem toho je jej hustota iba 4,4 g/cm³ oveľa nižšia ako hustota ocele, čo uľahčuje redukciu hmotnosti. Zároveň si zachováva vynikajúcu odolnosť zliatiny titánu, charakteristiku, ktorú oceľ chýba.
Preto v budúcej priemyselnej výrobe je potrebné zníženie hmotnosti v dôsledku výrobných potrieb, výber vhodnej zliatiny titánovej zliatiny ako náhrada je vynikajúcou voľbou. To môže účinne znížiť hmotnosť produktu pri zachovaní výkonu, čo z neho robí dobrú voľbu.
2. Aplikácie zliatiny liateho titánu v priemysle ventilu
2,1 morských titánových ventilov
V posledných rokoch, s rýchlym rozvojom hospodárstva mojej krajiny, prekvitali rôzne odvetvia. Ako základné mechanické vybavenie na všeobecné použitie ventily zaznamenali rastúci dopyt po trhu a odvetvie ventilov v mojej krajine tiež zaznamenalo rýchly rozvoj. Ventil sa zvyčajne skladá z tela, kapoty, disku, stonky, výmenníka tepla, balenie a ovládača. Telo a kapota sa považujú za primárny materiál, zatiaľ čo disk (brána), guľa, sedadlo, stonka a tesnenie sa považujú za vnútorné materiály. Zohľadňujú sa aj upevňovacie prvky. Bežné ventilové materiály zahŕňajú sivú liatinovú liatinovú, ťažnú železo, zliatinovú oceľ a zliatinu medi, ktoré ponúkajú širokú škálu možností. Ako sa však zvyšujú požiadavky na výrobu, vedci zistili, že konvenčné materiály ventilu nie sú dostatočné na výrobu a výskum v niektorých drsných prevádzkových prostrediach a zložitých špecializovaných pracovných podmienkach. V dôsledku toho priťahovali pozornosť titánu a obsadené zliatiny titánu v dôsledku ich vynikajúceho výkonu, čo viedlo k rozvoju titánových ventilov.
Potrubné systémy morskej vody fungujú v extrémne drsných prostrediach a výkon morských ventilov priamo ovplyvňuje bezpečnosť a celkový výkon potrubného systému. Už v šesťdesiatych rokoch začalo Rusko výskum na zliatinách titánu pre stavbu lodí a následne vyvíjal zliatiny beta-titánu na morskej úrovni. Tieto zliatiny sa následne používali vo vojenských potrubných systémoch. Patria sem glóbus, kontrola a guľové ventily, široká škála ventilov používaných vo veľkých množstvách. Titánske ventily sa súčasne začali používať aj v potrubných systémoch civilných plavidiel. Následné testy na spustenie ukázali, že použitie zliatiny titánového zliatiny ponúka vynikajúcu spoľahlivosť z hľadiska štrukturálnej pevnosti a odolnosti proti korózii v porovnaní s predtým používanými zliatinami medi a ocele. Toto výrazne predĺžené životné prostredie, od 2 do 5 rokov do viac ako dvojitého, a získava rozsiahlu pozornosť. Ventily s trojitým enccentrickým motýľom dodávané spoločnosťou China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) 725 Research Institute v Luoyangu v mojej krajine, pre určitý typ lode, stelesňujú posun vo výbere a návrhu materiálu, ktorý využíva materiály, ako je TI80. Tým sa rozšírilo životnosť služieb ventilu na viac ako 25 rokov, zlepšila spoľahlivosť a praktickosť aplikácií ventilov a vyplnila technologickú medzeru v Číne.
2,2 Titánske ventily pre letectvo
Zliatinové zliatiny Titánu sa tiež darí v leteckom priestranstve, a to vďaka svojej vynikajúcej tepelnej odolnosti a sile. Aj v 60. rokoch 20. storočia spoločnosť American Airlines prvýkrát experimentovala s odliatkami titánu. Po období výskumu sa v roku 1972 začali v roku 1972 oficiálne používať zliatiny titánovej zliatiny (ako sú Boeing 757, 767 a 777). Odliatky zliatiny titánovej zliatiny sa používali nielen v stacionárnych štruktúrach, ale aj v kritických lokalitách, ako sú napríklad ovládacie prvky ventilov v kritických potrubných systémoch. Bežné ventily zahŕňajú bezpečnostné ventily a kontrolné ventily, zníženie nákladov na výrobu lietadiel a zvýšenie bezpečnosti a spoľahlivosti. Okrem toho, pretože zliatiny titánu majú nižšiu hustotu ako iné zliatiny, pričom váži iba asi 60% ocele ekvivalentnej pevnosti, ich rozšírené použitie vedie k neustálemu pokroku smerom k lietadlám s vyššou silou a ľahšou hmotnosťou.
V súčasnosti sa letecké ventily používajú primárne v rôznych kontrolných systémoch vrátane pneumatických, hydraulických, palivových a mazacích systémov. Obzvlášť sú vhodné pre odolnosť proti korózii a vysokoteplotné prostredie, vďaka čomu sú rozhodujúce komponenty pre letecké vozidlá a motory. Tradičné ventily často vyžadujú periodickú výmenu a dokonca nemusia byť schopní uspokojiť dopyt. Okrem toho, s rýchlo rozširujúcim sa trhu s leteckým ventilom, titánové ventily čoraz viac získavajú podiel na trhu kvôli svojej vynikajúcej výkonnosti.
2,3 Titánske ventily pre chemický priemysel
Chemické ventily sa všeobecne používajú v drsných prostrediach charakterizovaných vysokým teplotou, vysokým tlakom, odolnou proti korózii a veľkým tlakovým diferenciálom. Preto je vhodný výber materiálu rozhodujúci pre aplikácie ventilu v chemickom priemysle. Často sa používali skoré materiály, ako napríklad uhlíková oceľ a nehrdzavejúca oceľ. Tieto materiály časom zhrdzavili a vyžadovali výmenu a údržbu. Vďaka nepretržitému vývoju technológie obsadenia zliatiny titánovej zliatiny a postupným uznaním jej vynikajúceho výkonu sa tiež do popredia dostali titánové ventily.
Ako príklad, ktorý je vyčistenou výrobnou jednotkou kyseliny tereftalovej (PTA) v priemysle chemických vlákien, je pracovným médiom hlavne kyselina octová a kyselina hydrobromová, ktoré sú vysoko korozívne. Je potrebné použiť takmer 8 000 ventilov vrátane zastavovacích ventilov, guľôčkových ventilov atď. S rôznymi typmi a obrovskými množstvami. Preto sa titánové ventily stávajú dobrou voľbou, čo zvyšuje spoľahlivosť a bezpečnosť používania. Všeobecne povedané, v dôsledku korozivity močoviny môžu ventily na výstupe a vstup veže syntézy močoviny splniť životnosť 1 roka a spĺňať požiadavky na použitie. Podniky, ako je rastlina hnojív Shanxi Luliang, hnojivo Shandong Tengzhou a hnojivo Henan Lingbao, urobili mnoho pokusov a nakoniec vybrali titánové ventily, ako napríklad vysokohorské kontrolné ventily H72WA-24, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 85, 65, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80 a insotelovaných valvesov BJ455R-125, 125, 125, pre 125, 85, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80 a insolated Valves BJ45R-125, 125, pre Vstup veže syntézy močoviny. Servisná životnosť je viac ako 2 roky, čo odráža dobrú odolnosť proti korózii [9] a znižuje výmennú frekvenciu a náklady na používanie ventilov.
Aplikácia zliatiny obsadenia titánu na trhu ventilov sa neobmedzuje iba na vyššie uvedené odvetvia; Zažíva tiež výrazný rast v iných oblastiach. Napríklad nová obsadená zliatina titánu TI-33.5AL-1NB-0,5CR-0.5SI, vyvinutá v Japonsku, sa môže pochváliť mnohými výhodami vrátane nízkej hustoty, vysokej pevnosti tečenia a vynikajúcej odolnosti proti opotrebeniu. Jeho použitie vo výfukových ventiloch automobilového motora môže zlepšiť bezpečnosť motora a predĺžiť životnosť.
3. Aplikácie zliatiny liateho titánu v iných odvetviach
V porovnaní s aplikáciou zliatin titánových zliatin v priemysle ventilu majú zliatiny titánovej zliatiny širšiu škálu aplikácií. Titanium a jeho zliatiny majú vynikajúci odpor proti korózii, vďaka čomu sú rozhodujúce pre priemyselné odvetvia s korozívnymi požiadavkami, ako je napríklad petrochemický priemysel. V rámci týchto odvetví rozsiahle priemyselné vybavenie, ako sú kladné čerpadlá, výmenníky tepla, kompresory a reaktory často využívajú odliatky titánu rezistentné na koróziu, čo predstavuje najväčší dopyt po trhu. V lekárskej oblasti je titán uznávaný na celom svete ako bezpečný, netoxický kov bez uvoľnenia ťažkých kovov. Preto je veľa lekárskych zariadení a protetických končatín vyrobených z zliatiny liatého titánu.
Platí to najmä v zubnom lekárstve, kde sa takmer všetky testované zubné odliatky vyrábajú z komerčne čistej zliatiny titánu a TI-6AL-4V, čo demonštruje vynikajúcu biokompatibilitu, mechanické vlastnosti a odolnosť proti korózii. Vďaka svojej nízkej hustote a vynikajúcemu výkonu sa titán a zliatiny bežne používajú v rôznych športových zariadeniach vrátane golfových klubov, klubových hláv, tenisových rakety, bedmintonových rakety a rybárskeho náradia. Výrobky vyrobené z titánu sú ľahké, majú zaručenú kvalitu a sú medzi verejnosťou veľmi populárne. Napríklad zliatina titánu SP-700 vyvinutá spoločnosťou Nippon Kogan Co., Ltd. (N104) sa používa ako povrchový materiál pre golfové hlavy série Taylor 300 a je globálnym hitom.
Od konca 20. storočia sa použitie zliatiny liatého titánu v oblastiach, ako sú petrochemické látky, letectvo, biomedicín, automobilový priemysel a šport a voľný čas, postupovalo od počiatočného prieskumu po rozsiahlu propagáciu a rozvoj, postupne dosahujú industrializáciu a rozsah.
Titanium a jeho zliatiny ponúkajú vynikajúci výkon, vďaka čomu sú ideálnymi náhradami pre mnoho materiálov, napríklad oceľ. Titánske zdroje sú navyše hojné a priťahujú pozornosť mnohých výskumných pracovníkov. Zatiaľ čo výzvy zostávajú, ako napríklad ťažkosti ťažby a tavenia titánových zdrojov a spracovania, ventil a titánový priemysel sú živé a rýchlo sa rozvíjajú. S budúcou stabilitou ťažby a výroby titánu a zavedením a zdokonaľovaním nových procesov bude aplikácia obsadených titánových zliatiny a odliatkov v odvetví ventilu dozrievať a bude rozšírenejšia, so širokými vyhliadkami na aplikáciu aj v iných odvetviach.
Spoločnosť sa môže pochváliť vedúcimi výrobnými linkami na spracovanie domáceho titánu vrátane:
Nemecká výrobná línia precíznej titánovej trubice s presnosťou (ročná výrobná kapacita: 30 000 ton);
Japonská technologická titánová fólia valcovacia línia (najtenšia až 6 μm);
Plne automatizovaná čiara kontinuálneho vytláčania titánu;
Inteligentný titánový tanier a pruhový dokončovací mlyn;
Systém MES umožňuje digitálnu kontrolu a správu celého výrobného procesu a dosahuje rozmernú presnosť produktu ± 0,01 μm.
