Korrosionsbeständige Titan-Verbundplatte, explosionsgeschweißt, für Wärmetauscher und maritime Anwendungen

Titan-Verbundplatten bestehen im Allgemeinen aus reinem Titan oder Titanlegierungswerkstoffen, die mit anderen metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen verbunden sind, um spezifische technische Anforderungen und Leistungseigenschaften zu erreichen.

Gängige Typen:

Titan/Titan-Verbundplatte: Entsteht durch das Verbinden zweier Platten aus unterschiedlichen Titanlegierungen oder Titan.

Titan/Stahl-Verbundplatte: Entsteht durch das Verbinden einer Titanlegierungsplatte mit einer niedriglegierten Stahlplatte.

Titan/Aluminium-Verbundplatte: Entsteht durch das Verbinden einer Titanlegierungsplatte mit einer Aluminiumlegierungsplatte.

Titan/Kohlenstofffaser-Verbundplatte: Hergestellt durch Verbinden einer Titanlegierungsplatte mit einem Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff.

Titan/Keramik-Verbundplatte: Entsteht durch das Verbinden einer Titanlegierungsplatte mit einem Keramikmaterial.

1. Explosives Verbinden (Explosives Kompositieren):
Die beiden zu verbindenden Metallbleche werden parallel und mit einem präzisen Abstand zueinander positioniert.
Eine kontrollierte Menge Sprengstoff wird darauf platziert.
Die Detonation wird von einem Ende aus eingeleitet.
Die enorme Energie, die bei der Explosion freigesetzt wird, beschleunigt die obere Platte (Verbundwerkstoff, z. B. Titan) mit hoher Geschwindigkeit nach unten.
Dies führt zu einer schrägen Kollision mit hoher Geschwindigkeit mit der Grundplatte (z. B. Stahl), wodurch ein lokales plastisches Fließen und eine metallurgische Verbindung an der Grenzfläche entstehen („flüssigkeitsähnliches Verhalten“).
Es handelt sich um ein Kaltschweißverfahren im festen Zustand. Die verbundene Platte kann anschließend warmgewalzt werden, um die gewünschte Enddicke zu erreichen.

2. Rollenverklebung:
Walzverfahren für schwere Bleche:
Die Titanplatte und die Stahlplatte sind in einer eingebetteten Konfiguration angeordnet.
Zwischen ihnen wird ein geeignetes Zwischenmaterial platziert.
Die Baugruppe wird unter Hochvakuum durch Elektronenstrahlschweißen an den Rändern versiegelt.
Die abgedichtete Baugruppe wird erhitzt und anschließend in einem Grobblechwalzwerk einem hohen Walzdruck unterzogen, um die erforderliche Dicke und Haftfestigkeit zu erreichen.

Kontinuierliches Warmwalzverfahren:
Die beiden Platten werden mithilfe von Stahlstreifen, die an den Kanten eingefügt sind, zusammengefügt.
Die Kanten werden durch Lichtbogenschweißen in Luft versiegelt.
Die Baugruppe wird dann in einem Tandemwalzwerk kontinuierlich warmgewalzt, bis die erforderliche Dicke erreicht ist, bevor sie entnommen wird.

3. Vakuumschweißen + Walzen-Verbundverfahren:
Zunächst wird aus Titan-Stahl-Verbundplattenmaterial eine Ausgangsdicke durch Vakuumschweißen hergestellt.
Diese Bramme wird dann mit einem mittelschweren Blechwalzwerk zu einer breiten, dünnen Titan-Stahl-Verbundplatte gewalzt.

● Ausgezeichnete Kombinationseigenschaften: Vereint die Vorteile von Titan (Korrosionsbeständigkeit, hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, geringe Dichte) mit den Eigenschaften des anderen Materials (z. B. die Härte von Stahl, das geringe Gewicht und die gute Verarbeitbarkeit von Aluminium, die Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit von Verbundwerkstoffen).

● Hohe Grenzflächenhaftung: Die präzise Steuerung der Prozessparameter verbessert die Haftung zwischen der Titanschicht und dem Substrat deutlich. Beispielsweise kann die Bildung einer durchgehenden, dünnen TiC-Schicht (Titancarbid) an der Titan/Stahl-Grenzfläche die Entstehung spröder Ti-Fe-Intermetallverbindungen verhindern. Der daraus resultierende „Pinning-Effekt“ erhöht die Grenzflächenhaftung zusätzlich.

Luft- und Raumfahrt: Sie werden in Flugzeugstrukturbauteilen, Triebwerksteilen und Raumschiffrümpfen eingesetzt. Ihre außergewöhnliche Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gewährleisten einen stabilen Betrieb der Luft- und Raumfahrtkomponenten auch unter extremen Bedingungen.

Chemische Industrie: Weit verbreitet in Anlagen zur chemischen Verarbeitung, Rohrleitungen, Behältern und Tanks. Beständig gegen aggressive Bedingungen wie Säuren, Laugen, hohe Temperaturen und hohen Druck. Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber stark oxidierenden Säuren, Ameisensäure, Essigsäure, organischen Säuren und anderen aggressiven Medien.

Schiffbau: Ein ideales Material für Schiffsstrukturen, Offshore-Plattformen usw., das in maritimen Umgebungen Korrosions- und Abriebfestigkeit bietet.

Medizinischer Bereich: Verwendung bei der Herstellung von Prothesen, chirurgischen Instrumenten, zahnärztlichen Geräten und anderen Medizinprodukten. Zu den Vorteilen zählen Biokompatibilität (ungiftig, hypoallergen) und hohe Korrosionsbeständigkeit (rostfrei).

Automobilindustrie: Anwendbar in Komponenten für Hochleistungsrennwagen und Transportfahrzeuge. Erhöht die Haltbarkeit und Sicherheit. Die günstige thermische und elektrische Leitfähigkeit kann zudem die Bauteilleistung verbessern.