ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพของวัสดุไทเทเนียม

1. สถานะการรีด (เช่น-ไทเทเนียมการรีด)

คุณสมบัติทางจุลภาค: โครงสร้างจุลภาคมีลักษณะเป็นเมล็ดข้าวที่แบนและยาว (ตามทิศทางการหมุน) โดยมีความหนาแน่นของการเคลื่อนตัวสูง และมีความเค้นภายในที่ตกค้างอยู่ทั่วทั้งวัสดุ สำหรับ + ​​โลหะผสมไทเทเนียม (เช่น เกรด 5 Ti-6Al-4V) เม็ดเฟสจะถูกจัดเรียงในทิศทางการหมุน ทำให้เกิดพื้นผิวเส้นใยที่ชัดเจน

คุณสมบัติทางกล:

ความแข็งแกร่ง: สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากการชุบแข็งในงาน-ความต้านทานแรงดึงและกำลังให้ผลผลิตสูงกว่าสภาวะการอบอ่อน 15–30% (เช่น ไทเทเนียมเกรด 2 รีดเย็น-มีความต้านทานแรงดึงที่ ~550 MPa เทียบกับ ~345 MPa สำหรับเกรด 2 อบอ่อน)

ความเหนียวและความเหนียว: ลดลงอย่างมาก; การยืดตัวและการลดลงของพื้นที่ลดลง 40–60% เมื่อเทียบกับสถานะการอบอ่อน และความเหนียวของการกระแทกลดลงอย่างรวดเร็ว วัสดุมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวภายใต้การโค้งงอหรือแรงกระแทกเนื่องจากความเค้นตกค้างและการเคลื่อนตัวที่พันกัน

ความสามารถในการขึ้นรูป: แย่ เนื่องจากงานชุบแข็งจะเพิ่มความเครียดในการไหลของวัสดุ ทำให้การเปลี่ยนรูปพลาสติกเพิ่มเติมทำได้ยากโดยไม่ต้องผ่านการอบอ่อนขั้นกลาง

สถานการณ์การใช้งาน: เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่ต้องการความแข็งแรงสูงแต่ผ่านการประมวลผลน้อยที่สุด- (เช่น ขายึดที่มีโครงสร้างเรียบง่าย ตัวยึดที่ไม่สำคัญ-) แต่ไม่ใช่สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องรับน้ำหนักแบบไดนามิกหรือซับซ้อน

2. สถานะอบอ่อน (อบอ่อนไทเทเนียม)

คุณสมบัติทางจุลภาค: เมล็ดที่มีรูปร่างผิดรูปและยาวจะตกผลึกใหม่เป็นโครงสร้างที่มีเนื้อละเอียดและเท่ากัน- ความคลาดเคลื่อนจะถูกทำลายล้าง และความเครียดที่ตกค้างจะถูกบรรเทาลงอย่างเต็มที่ สำหรับโลหะผสม + โครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยเกรนเฟส - ที่มีการกระจายสม่ำเสมอและเฟส - จำนวนเล็กน้อย โดยไม่มีพื้นผิวที่มีทิศทาง

คุณสมบัติทางกล:

ความแข็งแกร่ง: ปานกลางและสมดุล-ต่ำกว่าสถานะม้วน แต่สูงกว่าสถานะหล่อ ความแข็งแรงมีความเสถียรทั่วทั้งหน้าตัด-ของวัสดุและตลอดทุกทิศทาง (ไม่มีแอนไอโซโทรปี)

ความเหนียวและความเหนียว: เหมาะสมที่สุดในสามรัฐ; การยืดตัวอาจสูงถึง 20–30% สำหรับไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ และความเหนียวแตกหัก (KIC) สูงกว่าสถานะรีด 20–40% วัสดุมีความทนทานต่อแรงกระแทกและความล้าได้ดีภายใต้แรงกระทำแบบวนรอบ

ความสามารถในการขึ้นรูปและการแปรรูป: ยอดเยี่ยม; โครงสร้างจุลภาคที่ตกผลึกใหม่แบบอ่อนช่วยให้สามารถขึ้นรูปลึก การดัดงอ และกระบวนการขึ้นรูปอื่นๆ ได้ และความสามารถในการขึ้นรูปได้รับการปรับปรุงเนื่องจากความแข็งลดลง

สถานการณ์การใช้งาน: สถานะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับส่วนประกอบวัตถุประสงค์ทั่วไป- เช่น แผงลำตัวเครื่องบิน ระบบท่อส่งทางทะเล เคสอุปกรณ์ทางการแพทย์ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุตสาหกรรมเคมี ซึ่งต้องมีความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานการกัดกร่อนที่สมดุล

3. วิธีแก้ไข-สถานะอบอ่อนและแก่ (โซลูชัน-บำบัดและบ่ม STA ไทเทเนียม)

การหลอมสารละลาย: การให้ความร้อนเหนือ / ทรานซัส (สำหรับ + ​​โลหะผสม ~920–950 องศา ) เพื่อสร้างโครงสร้างจุลภาคที่มีเฟส - สม่ำเสมอ จากนั้นจึงดับลงเพื่อรักษาโครงสร้าง + (หรือมาร์เทนซิติก ') ที่แพร่กระจายได้ไว้ที่อุณหภูมิห้อง

ริ้วรอยก่อนวัย: อุ่นซ้ำที่อุณหภูมิต่ำกว่า (450–550 องศา ) เพื่อตกตะกอนอนุภาคเฟสทุติยภูมิ - ที่ละเอียดและกระจัดกระจายภายในเมทริกซ์

คุณสมบัติทางจุลภาค: โครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยเฟสเมทริกซ์ - ที่มีตะกอนทุติยภูมิที่มีการกระจายอย่างหนาแน่น ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการเคลื่อนตัว สำหรับ Ti-6Al-4V ตะกอนจะมีลักษณะคล้ายเข็มหรือรูปไม้ระแนง โดยมีขนาดตั้งแต่ 0.1–1 μm

คุณสมบัติทางกล:

ความแข็งแกร่ง: สถานะที่สูงที่สุดในสามสถานะ-ความแข็งแกร่งของผลผลิตสามารถเกิน 1,000 MPa สำหรับ STA เกรด 5 (เทียบกับ ~860 MPa สำหรับเกรด 5 อบอ่อน) ซึ่งเพิ่มขึ้น 15–25% เนื่องจากการตกตะกอนทำให้แข็งแกร่งขึ้น

ความเหนียวและความเหนียว: ปานกลาง ต่ำกว่าสถานะอบอ่อน แต่สูงกว่าสถานะรีด โดยทั่วไปการยืดตัวจะอยู่ที่ 8–12% สำหรับ STA เกรด 5 และความเหนียวของการแตกหักจะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากโครงสร้างการตกตะกอนที่ละเอียด แต่ความแข็งแรงของความล้าจะเพิ่มขึ้น (20–30%) เมื่อเทียบกับสถานะการอบอ่อน

ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูง-: ความต้านทานการคืบที่ดีขึ้น เนื่องจากการตกตะกอนยับยั้งการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ที่อุณหภูมิสูง (สูงถึง 350 องศาสำหรับเกรด 5) ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง-

สถานการณ์การใช้งาน: ใช้สำหรับส่วนประกอบ-สมรรถนะสูง โหลดสูง- เช่น ใบพัดคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน อุปกรณ์ลงจอดเครื่องบิน ตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง- และส่วนประกอบเครื่องมือขุดเจาะนอกชายฝั่ง ซึ่งมีความแข็งแรงและต้านทานความล้าสูงสุดสำคัญอย่างยิ่ง