قدرت ازآلیاژهای تیتانیومیک عامل کلیدی در انتخاب محصول است. مستقیماً ظرفیت تحمل بار، حاشیه ایمنی، پتانسیل کاهش وزن و عمر مفید یک جزء را تعیین میکند. برخلاف یک مقدار عددی واحد، استحکام آلیاژهای تیتانیوم یک سیستم چند بعدی از شاخصها است که میتوان آن را در محدوده بسیار وسیعی از طریق ترکیب، پردازش و عملیات حرارتی تنظیم کرد{2}} که دلیل اصلی این است که چرا آلیاژهای تیتانیوم میتوانند به طور همزمان نیازهای شرایط عملیاتی مختلف مانند خوردگی، تبادل حرارتی و مقاومتهای پزشکی را برآورده کنند.
I. خواص کلیدی استحکام آلیاژهای تیتانیوم و اهمیت مهندسی آنها
هنگام انتخاب یک آلیاژ تیتانیوم، نباید صرفاً روی "استحکام کششی" تمرکز کرد. در عوض، خواص مقاومتی مناسب باید با شرایط عملیاتی خاص مطابقت داشته باشد:
قدرت تسلیم (Rp0.2)
آلیاژهای تیتانیوم نقطه تسلیم مشخصی ندارند. در عمل مهندسی، تنش مربوط به 0.2٪ تغییر شکل باقیمانده به عنوان مقاومت تسلیم تعریف می شود. این یک پارامتر اصلی در طراحی سازه است که حداکثر بار-ظرفیت تحمل یک جزء را بدون تغییر شکل دائمی تعیین میکند و به عنوان معیار انتخاب اولیه برای خطوط لولههای فشار و سازههای تحمل بار عمل میکند.
مقاومت کششی (Rm)
حداکثر تنشی که یک ماده قبل از شکست می تواند تحمل کند، نشان دهنده ظرفیت باربری نهایی آن است و برای ارزیابی حاشیه های ایمنی استفاده می شود. به طور معمول، آلیاژهای تیتانیوم دارای نسبت استحکام کششی بالا-به-نسبت Y/T) و ظرفیت تغییر شکل پلاستیک محدود هستند. بنابراین، عوامل ایمنی کافی باید در طراحی گنجانده شود.
استحکام خاص (قدرت / چگالی)
مزیت اصلی آلیاژهای تیتانیوم: با چگالی تنها حدود 4.51 گرم در سانتیمتر مربع-60% از آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا-استحکام-تیتانیوم میتوانند به استحکام کششی بیش از 1100 مگاپاسکال دست یابند که در نتیجه استحکام خاصی به طور قابلتوجهی بیشتر از تمام آلیاژهای آلیاژ آلومینیومی بالا و با کیفیت بالا است. در کاربردهای حساس به وزن مانند هوانوردی، هوافضا و موتوراسپورت، قدرت ویژه معیار انتخاب ارزشمندتری نسبت به قدرت مطلق است.
استقامت در دمای بالا- / مقاومت در برابر خزش
یک شاخص کلیدی برای شرایط عملیاتی در دمای بالا. آلیاژهای تیتانیوم استحکام خود را به مراتب بهتر از آلیاژهای آلومینیوم در محدوده 300-600 درجه حفظ می کنند. آلیاژهای تیتانیوم با دمای بالا- میتوانند برای طولانی مدت-در دمای 500-600 درجه کار کنند و آنها را به مواد اولیه انتخابی برای اجزای- داغ موتور تبدیل میکند.
قدرت خستگی
یک معیار اصلی برای برنامه های کاربردی شامل بارگذاری چرخه ای (ارتعاش، فشار متناوب). آلیاژهای تیتانیوم دارای استحکام خستگی بالایی هستند و نسبت به فولاد حساسیت کمتری نسبت به غلظت تنش دارند، که آنها را برای کاربردهایی مانند کانالهای هوافضا، تجهیزات ورزشی و ایمپلنتهای پزشکی مورد توجه قرار میدهد.
II. روش های کلیدی برای کنترل استحکام آلیاژهای تیتانیوم
استحکام آلیاژهای تیتانیوم یک ویژگی ثابت نیست. می توان آن را به طور انتخابی از طریق روش های پردازش خاص کنترل کرد، که این نیز ارزش اصلی محصولات سفارشی است:
1. آلیاژسازی: منبع بنیادی استحکام
تقویت محلول: عناصری مانند آلومینیوم، قلع، وانادیم و مولیبدن در ماتریس تیتانیوم حل میشوند و مقاومت در برابر اعوجاج شبکه را افزایش میدهند و به طور همزمان سختی و استحکام را بهبود میبخشند.
دوم-تقویت فاز: با استفاده از -عناصر تثبیت کننده برای تنظیم نسبت فاز /، پیری باعث رسوب ذرات فاز ریز و پراکنده میشود که مانع حرکت دررفتگی میشود و به طور قابل توجهی استحکام را افزایش میدهد.
کنترل عناصر بینابینی: حتی مقادیر کمی از اکسیژن، نیتروژن یا کربن می تواند استحکام تیتانیوم خالص را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، اما شکل پذیری و چقرمگی را کاهش می دهد. آلیاژهای درجه بالاتر-پزشکی و هوافضا-به شدت محتوای عناصر بینابینی را کنترل میکنند (مثلاً درجه عنصر بینابینی پایین-بینابینی-TC4 ELI).
2. عملیات حرارتی: کلید متعادل کردن استحکام و شکل پذیری
تبلور مجدد: سخت شدن کار را حذف می کند، استحکام را کاهش می دهد و شکل پذیری را بازیابی می کند، و آن را برای فرآیندهایی مانند شکل دهی سرد و اتصال انبساط مناسب می کند.
درمان محلول + پیری: فرآیند تقویت هسته برای آلیاژهای تیتانیوم نوع + -. اول، تیمار محلول در دمای بالا، فاز فوق اشباع را حفظ میکند و به دنبال آن پیری در دمای پایین برای رسوب دادن فاز دوم پراکنده انجام میشود، که میتواند استحکام TC4 را بیش از 20% افزایش دهد. این فرآیند استاندارد برای اجزای ساختاری-با استحکام بالا است.
بازپخت دوگانه / بازپخت همدما: برای آلیاژهای تیتانیوم با دمای بالا، این فرآیند پایداری ریزساختاری و مقاومت در برابر خزش در دمای بالا را با حفظ استحکام-افزایش میدهد.
3. سخت شدن تغییر شکل: یک روش متداول استحکام بخشی برای لوله ها و میله ها
فرآیندهای تغییر شکل سرد مانند کشش سرد و نورد سرد تعداد زیادی نابجایی را ایجاد میکنند و استحکام لولههای تیتانیوم را بین ۲۰ تا ۳۵ درصد افزایش میدهند. در همان زمان، سختی افزایش می یابد در حالی که شکل پذیری کاهش می یابد. این روشها معمولاً برای لولههای سفارشی ساخته شده با دیواره نازک-با استحکام بالا استفاده میشوند.
فرآیندهای{0} تغییر شکل بزرگ مانند آهنگری داغ و ریسندگی داغ ساختار دانه را اصلاح میکنند. از طریق تقویت دانه بندی، آنها به طور همزمان هم استحکام و هم چقرمگی را افزایش می دهند و آنها را به فرآیندهای اصلی برای آهنگری-با کارایی بالا و لوله های{3} شکل ویژه تبدیل می کنند.
ایمیل-:garychen3215@hotmail.com
آدرس: استان شانشی، چین، شهر بائوجی، خیابان بائوتی، پلاک 35
تماس: آقای گری چن
تلفن: +86-917-8883215
موبایل/واتس اپ: +86 13092900605
