Titàn alyaj okipe yon pozisyon inik nan materyèl estriktirèl. Titàn pi, malgre ekselan rezistans korozyon li yo ak byokonpatibilite, ofri sèlman fòs modere (apeprè 240-550 MPa fòs rupture). Transfòmasyon Titàn soti nan yon metal komèsyal pi bon kalite nan yon -materyèl jeni pèfòmans segondè-ki kapab 1500+ fòs sede MPa-manti antyèman nan entèraksyon li yo ak eleman alyaj ki soti atravè tab peryodik la.
Kontrèman ak alyaj asye oswa aliminyòm, kote mekanis ranfòse souvan konte sou yon seri eleman etwat, Titàn prezante yon jaden flè alyaj trè laj. Plis pase 60 eleman siyifikativman modifye ekilib faz Titàn, sinetik transfòmasyon, ak repons mekanik. Eleman sa yo pa chwazi owaza; wòl yo detèmine pa konpatibilite kristalografik fondamantal, estrikti elektwonik, ak pozisyon yo parapò ak Titàn nan tablo peryodik la.
Atik sa a bay yon egzamen sistematik sou fason fanmi "pliz-eleman patnè" sa a pèmèt pèfòmans "sou demann personnalisation"-soti nan konbinezon Al-V ki domine aplikasyon ayewospasyal yo ak adisyon metal refractory pouse tanperati sèvis pi lwen pase 600 degre.
Kad metaliji a: Poukisa Titàn reponn a anpil eleman
1.1 Transfòmasyon allotropik kòm yon varyab konsepsyon
Adaptabilite Titanium soti nan transfòmasyon allotropik li yo. Anba 882 degre, Titàn pi kristalize nan yon estrikti egzagonal fèmen -chaje (HCP), ki deziyen kòm -Ti. Pi wo pase tanperati sa a, li transfòme an kò-kib ki santre (BCC) -Ti .
Tanperati transfòmasyon sa a-ak estabilite chak faz- pwofondman chanje pa adisyon alyaj. Eleman ki ogmante -tanperati transus la elaji -champ faz la epi yo rele -stabilizatè. Eleman ki deprime -tanperati transus la elaji -champ faz la epi yo rele -stabilizatè . Yon twazyèm kategori, eleman net, fè egzèsis minimòm enfliyans sou tanperati a transfòmasyon.
Kad estabilite faz sa a pèmèt jeni mikwostriktirèl atravè echèl miltip: gwosè grenn primè, epesè latè segondè, mòfoloji grenn, ak distribisyon konpoze entèmetalik.
1.2 Sistèm Klasifikasyon
Ki baze sou entèraksyon yo ak transfòmasyon allotropik Titàn, eleman alyaj divize an kat kategori fonksyonèl:
| Kategori | Eleman |
Efè sou -Transus |
Ranje konsantrasyon tipik |
| -estabilize | Al, Ga, Ge, B, O, N, C | Ogmante |
l: 2-7% wt; O: 0.1-0.3% wt |
| -estabilize (izomòf) | Mo, V, Nb, Ta, W | Diminye |
V: 2-15% wt; Nb: 10-40% wt |
| -estabilize (eutectoid) | Fe, Cr, Ni, Cu, Si, H | Diminye |
V: 2-15% wt; Nb: 10-40% wt |
| Eleman net | Zr, Hf, Sn | Chanjman minimòm |
Zr: 1-8% wt; Sn: 2-5% wt |
Figi 1 montre karakteristik dyagram faz binè yo pou chak kategori, ki montre kijan adisyon alyaj refòme limit faz yo epi pèmèt diferan rezilta mikwostriktirèl.
-Estabilize: Fondasyon fòs ak oksidasyon
2.1 Aliminyòm: Ranfòsman inivèsèl la
Aliminyòm se eleman alyaj ki pi lajman itilize nan Titàn, prezan nan prèske tout alyaj komèsyal soti nan Ti -6Al- 4V nan segondè-tanperati tou pre-alyaj. Dominasyon li soti nan kontribisyon miltip:
· Ranfòsman solisyon solid: Al fonn preferansyèlman nan faz -, li okipe sit substitution nan lasi HCP a. Sa a pwodui de efè ranfòsman: (1) distòsyon lasi ogmante rezistans nan mouvman debwatman, ak (2) modifikasyon enèji fay fay anpile -faz la.
·Dansite rediksyon: Nan 2.7 g/cm³, Al siyifikativman diminye dansite alyaj. Chak adisyon 1 wt% Al diminye dansite pa apeprè 1.5%, yon avantaj kritik pou aplikasyon ayewospasyal kote fòs espesifik dikte konsepsyon eleman.
· Potansyèl lòd: Nan konsantrasyon ki depase apeprè 8% wt, Al ankouraje fòmasyon òdone ₂ (Ti₃Al) presipite. Pandan ke sa yo ka frajil alyaj la si yo grosyeman distribye, presipitasyon kontwole ofri lòt chemen ranfòse.
Travay resan pa Huang et al. demontre ke Al ajoute yo fondamantalman chanje konpòtman debwatman nan Titàn. Nan alyaj binè Ti-6Al, Al siprime jimo deformation ak modifye estrès taye taye kritik rezoud (CRSS) pou plizyè sistèm glise. Ranfòsman sa a vini ak yon echanj: pandan ke fòs sede ogmante, duktilite ak rezistans enpak tipikman diminye.
2.2 Ranfòsman entèstisyèl: Oksijèn, Azòt, Kabòn
Oksijèn, nitwojèn, ak kabòn okipe sit entèstisyèl nan lasi Titàn la, ki pwodui ranfòsman eksepsyonèlman efikas nan konsantrasyon ki ba. Chak 0.1 wt% O ogmante fòs sede pa apeprè 150-200 MPa.
·Oksijèn: Kòm entèrstisyèl ki pi komen, O se tou de yon opòtinite ranfòse ak yon enkyetid kontaminasyon. Oksijèn estabilize -faz la, ogmante -tanperati transus la, epi li bay solisyon solid solid. Sepandan, depase apeprè 0.3-0.4 wt% O pwovoke gwo frajilman atravè repwesyon mekanis deformation duktil.
· Azòt: Dènye pwogrè yo te rekonsidere wòl N a. Zhang et al. te demontre ke adisyon N kontwole (0.17–0.40 wt%) konbine avèk jeni fwontyè grenn jaden yo ka pwodui konbinezon eksepsyonèl fòs -duktilite. Ti -1800 alyaj yo (Ti-4.1Al-2.5Zr-2.5Cr-6.8Mo-0.17O-0.10N) reyalize 1800 MPa fòs sede atravè yon estrikti yerarchize nan prensipal, segondè, ak ultrafin -Widmanstätten presipite.
·Kabòn: Ajoute 0.05–0.2 wt% C ankouraje fòmasyon TiC. Karbid sa yo sèvi de fonksyon: (1) fikse fwontyè grenn yo pandan pwosesis tanperati wo-, rafine mikwostrikti final la, epi (2) aji kòm sit nikleyasyon etewojèn pou presipitasyon. Mikwostrikti ki kapab lakòz yo montre pi rafine grenn ak oryantasyon plis o aza.
2.3 Bor: Ajan rafineman grenn
Mikwoalliaj ak B (0.01–0.2 wt%) pwodui moustach TiB ki rafine anpil gwosè grenn anvan yo. Nan alyaj TA6.5, 0.2 wt% B te transfòme mikwostrikti a soti nan Widmanstätten koryas nan mòfoloji panyen rafine-tise, diminye gwosè koloni ak amelyore tou de tanperati chanm-ak 650 degre pwopriyete tensil.
Kontinye...
