Beta 21S (Ti-15Mo-3Al-2,7Nb-0,2Si) ist eine metastabile β-Titanlegierung, die für ihre ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und hervorragende Kaltverformbarkeit bekannt ist. Ihre Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen in Blechform werden im Folgenden zusammengefasst.
Die Herstellung und Verarbeitung von Beta-21S-Blechen zeichnet sich durch folgende Hauptmerkmale aus: Eine ihrer Kernvorteile ist die ausgezeichnete Kaltverformbarkeit. Diese Legierung weist im lösungsgeglühten Zustand eine gute Plastizität bei Raumtemperatur auf und eignet sich daher ideal zum Kaltwalzen, Kaltbiegen und für andere Umformprozesse. Sie ermöglicht die Herstellung von Folien mit einer Dicke von 0,064 mm, wobei die gesamte Kaltwalzverformung ohne Zwischenglühen 72 % bis 85 % erreichen kann. Dies erleichtert die Fertigung komplexer Flugzeugblechteile. Wichtige Punkte des Kaltwalzprozesses: Um bei der anschließenden Wärmebehandlung ein ideales Feinkorngefüge zu erzielen, muss die Kaltwalzverformung in einem bestimmten Bereich kontrolliert werden. Studien haben gezeigt, dass eine Verformung von mehr als 55 % erforderlich ist, um nach der anschließenden Lösungsglühung (z. B. 845 °C/10 min) ein Feinkorngefüge unter 30 μm zu erhalten. Schweißbarkeit: Diese Legierung kann mit allen für Titanlegierungen geeigneten Schweißverfahren verbunden werden.
Die Auslagerungstemperatur ist entscheidend für die Steuerung der Eigenschaften: Niedrigere Auslagerungstemperaturen führen zu höherer Festigkeit und geringerer Plastizität; umgekehrt verringern höhere Auslagerungstemperaturen die Festigkeit und verbessern die Plastizität. Beispielsweise kann nach 50 % Kaltwalzverformung und Auslagerung die Festigkeit bis zu 1770 MPa erreichen, während eine optimierte Wärmebehandlung stabil ultrahohe Festigkeiten über 1300 MPa bei gleichzeitiger Dehnung über 10 % ermöglicht.
Die Oxidationsbeständigkeit von Beta 21S ist ein herausragendes Merkmal. Nach 48-stündiger Einwirkung von 815 °C beträgt die Oxidationsrate nur 1 % derjenigen einer anderen β-Titanlegierung, Ti-15-3. Dadurch behält sie ihre ausgezeichnete thermische Stabilität und Kriechfestigkeit im Temperaturbereich von 500 °C bis 590 °C bei.
Aufgrund ihrer umfassenden Leistungsvorteile werden Beta-21S-Bleche hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt: Triebwerkskomponenten: Sie werden zur Herstellung von Triebwerksverkleidungen und Windabweisern für Boeing-777-Triebwerke verwendet, wobei ihre hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit zum Einsatz kommen. Flugzeugstrukturbauteile: Geeignet für Flugzeugstrukturbauteile, Wabenstrukturen, Befestigungselemente und Hydraulikleitungen mit Temperaturanforderungen. Heißbereichsstrukturen in der Luft- und Raumfahrt: Ursprünglich als Antioxidationsmatrix für Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMC) im Rahmen des NASA-Programms (National Aeronautics and Space Program) entwickelt, kann es in Hochtemperaturkomponenten des Space Shuttles eingesetzt werden.
Das metastabile β-Titan-Legierungsblech Beta21S (Ti-15Mo-3Nb-3Al-0,2Si) zeichnet sich durch hervorragende Kaltumformbarkeit aus. Im lösungsgeglühten Zustand ermöglicht es Stanz- und Biegearbeiten mit großen Umformgraden. Nach der Aushärtung erreicht es extrem hohe Festigkeit. Seine Dauereinsatztemperatur beträgt bis zu 540 °C. Es weist eine ausgezeichnete Hochtemperatur-Oxidations- und Kriechbeständigkeit auf und ist beständig gegen Korrosion durch das in der Luft- und Raumfahrt verwendete Hydraulikmedium Skydrol. Es findet breite Anwendung in Triebwerksdüsenkomponenten, Schubumkehrern, dünnen Wänden für die Kabinenwärmedämmung und Hydrauliksystemkomponenten. Es kann auch zu ultradünnen Folien als Matrix für mit Siliziumkarbidfasern verstärkte Titanmatrix-Verbundwerkstoffe ausgewalzt werden und ist somit ein Kernmaterial für hochwertige, leichte Hochtemperaturstrukturen in der Luft- und Raumfahrt.
