Proprietà delle leghe di titanio fuso e le loro applicazioni nel settore delle valvole
Aug 13, 2025
Rispetto ai materiali in lega convenzionale, le leghe di titanio offrono numerosi vantaggi, tra cui bassa densità, elevata resistenza specifica, resistenza alla corrosione e eccellenti prestazioni ad alta e bassa temperatura. Pertanto, stanno trovando un'applicazione diffusa in una vasta gamma di campi, tra cui l'industria petrolchimica, gli ambienti marini, la biomedicina, il settore aerospaziale, l'industria automobilistica e la costruzione navale. Le leghe di titanio cast sono ottenute lanciando leghe di titanio in forme desiderate. La lega più utilizzata è ZTC4 (TI-6AL-4V), che offre prestazioni di elaborazione stabili, resistenza eccellente e tenacità della frattura (sotto i 350 gradi).
Poiché i componenti di controllo chiave nei sistemi di trasporto della pipeline per vari ambienti speciali e mezzi di fluidi specializzati, le valvole sono diventate una componente vitale di molte attrezzature di produzione e sono indispensabili praticamente a ogni settore. A causa dei diversi requisiti ambientali, di temperatura e media in vari settori, la selezione del materiale delle valvole è cruciale e ampiamente apprezzata. Le valvole realizzate principalmente in leghe di titanio e le leghe di titanio gettate contengono ampie prospettive nel settore delle valvole a causa delle loro proprietà superiori, tra cui resistenza alla corrosione, eccellenti prestazioni di temperatura elevata e bassa e alta resistenza.
1. Leghe di titanio da cast comunemente usate
1.1 tipi
Con i progressi tecnologici e le esigenze di produzione, sono state sviluppate e applicate varie leghe di titanio in una vasta gamma di campi. Sulla base della loro composizione fotografica, le leghe di titanio cast possono essere divise in tre tipi:, e + . in base alla loro forza, possono essere classificate in leghe di titanio di media resistenza e ad alta resistenza. Sulla base della loro temperatura operativa, possono essere divisi in leghe di titanio a bassa temperatura (temperatura ambiente o inferiore), leghe di titanio a media temperatura (400 gradi), leghe di titanio ad alta temperatura (500 gradi o superiori) e leghe di titanio resistenti alla fiamma. Come si può vedere, le leghe del cast di titanio hanno una vasta gamma di applicazioni, che coprono quasi ogni aspetto e possiedono un alto valore di mercato.
1.2 Proprietà meccaniche
Le leghe di titanio cast includono ZTA1, ZTA2, ZTA5 e ZTC4, che comprendono i tipi, e +, designati a livello nazionale come TA, TC e TB, rispettivamente.
Prendendo la lega di titanio Cast ZTC4 più utilizzata come esempio, il suo contenuto di Al è del 5,5% al 6,75%, il suo contenuto di V è dal 3,5% al 4,5% e il resto è TI. Come mostrato nella Tabella 1, la lega di titanio del cast ZTC4 ha una resistenza alla trazione di 895 MPa e una resistenza alla snervamento di 825 MPa. Le sue proprietà meccaniche sono paragonabili a quelle dell'acciaio di media e alta resistenza, rendendolo un'alternativa adatta all'acciaio. Inoltre, la sua densità, a soli 4,4 g/cm³, è molto più bassa di quella dell'acciaio, facilitando la riduzione del peso. Allo stesso tempo, mantiene la resistenza alla corrosione superiore della lega di titanio, una caratteristica che manca l'acciaio.
Pertanto, nella futura produzione industriale, se è richiesta una riduzione del peso a causa delle esigenze di produzione, la scelta di una lega di titanio fuso adatto in sostituzione è un'opzione eccellente. Ciò può ridurre efficacemente il peso del prodotto mantenendo le prestazioni, rendendolo una buona scelta.
2. Applicazioni di leghe di titanio cast nel settore delle valvole
2.1 Valvole di titanio marino
Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo dell'economia del mio paese, vari settori sono fioriti. Come attrezzatura meccanica per uso generale essenziale, le valvole hanno visto una crescente domanda di mercato e anche l'industria delle valvole del mio paese ha subito un rapido sviluppo. Una valvola in genere è costituita da un corpo, cofano, disco, stelo, scambiatore di calore, imballaggio e attuatore. Il corpo e il cofano sono considerati il materiale primario, mentre il disco (gate), la sfera, il sedile, lo stelo e la tenuta sono considerati i materiali interni. Sono anche considerati i dispositivi di fissaggio. I materiali di valvola comuni includono ghisa grigia, ferro duttile, acciaio in lega e lega di rame, che offre una vasta gamma di opzioni. Tuttavia, con l'aumentare della produzione, i ricercatori hanno scoperto che i materiali delle valvole convenzionali sono insufficienti per la produzione e la ricerca in alcuni ambienti operativi duri e condizioni di lavoro complesse e specializzate. Di conseguenza, le leghe di titanio in titanio e cast hanno attirato l'attenzione a causa delle loro prestazioni superiori, portando allo sviluppo di valvole di titanio.
I sistemi di condutture in acqua di mare operano in ambienti estremamente difficili e le prestazioni delle valvole marine influiscono direttamente sulla sicurezza e sulle prestazioni complessive del sistema di condutture. Già negli anni '60, la Russia iniziò la ricerca sulle leghe di titanio per la costruzione navale, sviluppando successivamente leghe beta-titanio di livello marino. Queste leghe sono state successivamente utilizzate nei sistemi di tubazioni delle navi militari. Questi includevano valvole a sfera, controllo e sfera, un'ampia varietà di valvole utilizzate in grandi quantità. Allo stesso tempo, le valvole in titanio hanno anche iniziato ad essere utilizzate nei sistemi di tubazioni delle navi civili. I successivi test di lancio hanno dimostrato che l'uso di leghe di titanio fuso offriva un'affidabilità superiore in termini di resistenza strutturale e resistenza alla corrosione rispetto alle leghe di rame e in acciaio precedentemente usate. Questa durata di servizio significativamente estesa, da 2-5 anni a più del doppio, attirando un'attenzione diffusa. Le valvole a farfalle triple-eccentriche fornite dalla China Shipbuilding Industring Corporation (CSIC) 725 Research Institute a Luoyang, il mio paese, per un certo tipo di nave, incarnano un cambiamento nella selezione e nella progettazione dei materiali, impiegando materiali come TI80. Ciò ha esteso la durata del servizio della valvola a oltre 25 anni, migliorando l'affidabilità e la praticità delle applicazioni della valvola e colmando un divario tecnologico in Cina.
2.2 Valvole di titanio per aerospaziale
Anche le leghe di titanio del cast si sono esibite bene in aerospace, grazie alla loro eccellente resistenza al calore e resistenza. Anche negli anni '60, American Airlines ha sperimentato per la prima volta i getti di titanio. Dopo un periodo di ricerca, le leghe di titanio hanno iniziato ad essere ufficialmente utilizzate in aeromobili (come il Boeing 757, 767 e 777) nel 1972. I getti in lega di titanio non erano solo ampiamente utilizzati nelle strutture stazionarie, ma anche in luoghi critici, come i controlli delle valvole nei sistemi di tubazioni critiche. Le valvole comuni includono valvole di sicurezza e valvole di ritegno, riducendo i costi di produzione degli aeromobili e aumento della sicurezza e dell'affidabilità. Inoltre, poiché le leghe di titanio hanno una densità inferiore rispetto ad altre leghe, pesando solo circa il 60% di acciaio di forza equivalente, il loro uso diffuso sta guidando progressi costanti verso aerei a livello più alto e più leggero.
Attualmente, le valvole aerospaziali sono utilizzate principalmente in vari sistemi di controllo, tra cui sistemi pneumatici, idraulici, di carburante e di lubrificazione. Sono particolarmente adatti alla resistenza alla corrosione e agli ambienti ad alta temperatura, rendendoli componenti cruciali per veicoli aerospaziali e motori. Le valvole tradizionali spesso richiedono una sostituzione periodica e potrebbero persino non essere in grado di soddisfare la domanda. Inoltre, con il mercato delle valvole aerospaziali in rapida espansione, le valvole di titanio stanno guadagnando sempre più quote di mercato a causa delle loro prestazioni superiori.
2.3 Valvole di titanio per l'industria chimica
Le valvole chimiche sono generalmente utilizzate in ambienti difficili caratterizzati da alta temperatura, alta pressione, resistenza alla corrosione e grandi differenziali di pressione. Pertanto, la selezione del materiale appropriata è cruciale per le applicazioni della valvola nel settore chimico. Sono stati spesso utilizzati materiali primitivi, come l'acciaio al carbonio e l'acciaio inossidabile. Questi materiali arrugginiti nel tempo, che richiedono sostituzione e manutenzione. Con il continuo sviluppo della tecnologia di fusione in lega di titanio e il graduale riconoscimento delle sue prestazioni superiori, le valvole di titanio sono venute alla ribalta.
Prendendo come esempio l'unità di produzione di acido tereftalico purificato (PTA) dell'industria delle fibre chimiche, il mezzo di lavoro è principalmente acido acetico e acido idrobromico, che sono altamente corrosivi. È necessario utilizzare quasi 8.000 valvole tra cui valvole di arresto, valvole a sfera, ecc., Con vari tipi e grandi quantità. Pertanto, le valvole di titanio diventano una buona scelta, che aumenta l'affidabilità e la sicurezza dell'uso. In generale, a causa della corrosività dell'urea, le valvole all'outlet e nell'ingresso della torre di sintesi dell'urea possono soddisfare la durata di servizio di 1 anno e soddisfare i requisiti di utilizzo. However, enterprises such as Shanxi Luliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant and Henan Lingbao Fertilizer Plant have made many attempts and finally selected titanium valves such as high-pressure check valves H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 and insulated stop valves BJ45WA-25R-100, 125 for the Intaglio della torre di sintesi dell'urea. La durata del servizio è di oltre 2 anni, il che riflette una buona resistenza alla corrosione [9] e riduce la frequenza di sostituzione e l'uso del costo delle valvole.
L'applicazione di leghe di titanio cast nel mercato delle valvole non si limita alle industrie sopra menzionate; Sta anche vivendo una crescita significativa in altre aree. Ad esempio, il nuovo cast in lega di titanio ti-33.5al-1nb-0,5cr-0.5si, sviluppato in Giappone, vanta numerosi vantaggi, tra cui bassa densità, elevata resistenza allo scorrimento e eccellente resistenza all'usura. Il suo utilizzo nelle valvole di scarico del motore automobilistico può migliorare la sicurezza del motore ed estendere la durata della durata.
3. Applicazioni di leghe di titanio cast in altri settori
Rispetto all'applicazione di leghe di titanio cast nel settore delle valvole, le leghe di titanio fuso hanno una gamma più ampia di applicazioni. Il titanio e le sue leghe possiedono entrambe un'eccellente resistenza alla corrosione, rendendoli cruciali per le industrie con requisiti corrosivi, come l'industria petrolchimica. All'interno di questi settori, attrezzature industriali su larga scala come pompe di spostamento positive, scambiatori di calore, compressori e reattori spesso utilizzano getti di titanio resistenti alla corrosione, che rappresentano la maggiore domanda di mercato. Nel campo medico, il titanio è riconosciuto in tutto il mondo come un metallo sicuro e non tossico senza rilascio di metalli pesanti. Pertanto, molti dispositivi di assistenza medica e arti protesici sono realizzati in leghe di titanio cast.
Ciò è particolarmente vero in odontoiatria, dove quasi tutti i getti dentali testati sono realizzati in titanio commercialmente puro e in lega TI-6AL-4V, dimostrando un'eccellente biocompatibilità, proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione. Inoltre, grazie alla loro bassa densità e alle prestazioni eccellenti, il titanio e le sue leghe sono ampiamente utilizzati in una varietà di attrezzature sportive, tra cui mazze da golf, teste di club, racchette da tennis, racchette per badminton e attrezzatura da pesca. I prodotti realizzati in titanio sono leggeri, hanno una qualità garantita e sono molto popolari tra il pubblico. Ad esempio, la lega di titanio SP-700 sviluppata da Nippon Kogan Co., Ltd. (N104) viene utilizzata come materiale di superficie per le teste di golf della serie 300 Taylor ed è un successo globale.
Dalla fine del XX secolo, l'uso di leghe di titanio cast in campi come petrolchimici, aerospaziale, biomedicina, industria automobilistica e sport e tempo libero è progredito dall'esplorazione iniziale a promozione e sviluppo diffuse, raggiungendo gradualmente industrializzazione e scala.
Il titanio e le sue leghe offrono prestazioni superiori, rendendoli sostituti ideali per molti materiali, come l'acciaio. Inoltre, le risorse di titanio sono abbondanti, attirando l'attenzione di numerosi ricercatori. Mentre rimangono sfide, come la difficoltà di estrazione e fusione di risorse e lavorazione del titanio, le industrie della valvola e del titanio sono sia vibranti che in rapido sviluppo. Con la futura stabilità dell'estrazione e della produzione di titanio e l'introduzione e il perfezionamento di nuovi processi, l'applicazione di leghe e getti di titanio del cast nel settore delle valvole matureranno e diventeranno più diffuse, con ampie prospettive di applicazione anche in altri settori.
La società vanta le principali linee di produzione di elaborazione del titanio domestico, tra cui:
Linea di produzione di tubi in titanio di precisione importata tedesca (capacità di produzione annuale: 30.000 tonnellate);
Linea di rotolamento del foglio di titanio giapponese-tecnologia (thinnest a 6μm);
Linea di estrusione continua di titanio completamente automatizzato;
Mulino di finitura in titanio intelligente e mulino di finitura;
Il sistema MES consente il controllo e la gestione digitale dell'intero processo di produzione, raggiungendo l'accuratezza dimensionale del prodotto di ± 0,01 μm.
