Titan qotishmalari strukturaviy materiallarda o'ziga xos o'rinni egallaydi. Sof titan, mukammal korroziyaga chidamliligi va biomoslashuviga qaramay, faqat o'rtacha quvvatni (taxminan 240–550 MPa valentlik kuchi) taqdim etadi. Titanning savdo sof metalldan 1500+ MPa oqish kuchiga-qobiliyati-yuqori samarali muhandislik materialiga- aylanishi butunlay uning davriy jadvaldagi qotishma elementlari bilan oʻzaro taʼsirida yotadi.
Po'lat yoki alyuminiy qotishmalaridan farqli o'laroq, mustahkamlash mexanizmlari ko'pincha tor elementlar to'plamiga tayanadi, titan g'ayrioddiy keng qotishma landshaftini taqdim etadi. 60 dan ortiq elementlar titanning fazaviy muvozanatini, transformatsiya kinetikasini va mexanik reaktsiyasini sezilarli darajada o'zgartiradi. Bu elementlar tasodifiy tanlanmagan; ularning rollari asosiy kristallografik muvofiqligi, elektron tuzilishi va davriy jadvaldagi titanga nisbatan o'rni bilan belgilanadi.
Ushbu maqolada ushbu “koʻp elementli hamkor” oilasi “-talab boʻyicha moslashtirish”-kosmosdagi Al{3}}V kombinatsiyasidan tortib, xizmat koʻrsatish haroratini 600 darajadan oshib ketadigan oʻtga chidamli metall qoʻshimchalarigacha qanday ishlashini tizimli oʻrganadi.
Metallurgiya asosi: nima uchun titan juda ko'p elementlarga javob beradi
1.1 Allotropik transformatsiya dizayn o'zgaruvchisi sifatida
Titanning ko'p qirraliligi uning allotropik o'zgarishidan kelib chiqadi. 882 darajadan pastda sof titan olti burchakli yopiq-qadoqlangan (HCP) tuzilishda kristallanadi va -Ti sifatida belgilanadi. Bu haroratdan yuqori boʻlsa, u tana{5}}markazlangan kubik (BCC) -Ti ga aylanadi.
Ushbu transformatsiya harorati-va har bir fazaning barqarorligi-qotishma qo'shimchalari bilan chuqur o'zgartiriladi. -Transus haroratini oshiruvchi elementlar -faza maydonini kengaytiradi va ular -stabilizatorlar deb ataladi. -Transus haroratini pasaytiradigan elementlar -faza maydonini kengaytiradi va -stabilizatorlar deb ataladi. Uchinchi toifa, neytral elementlar, transformatsiya haroratiga minimal ta'sir ko'rsatadi.
Ushbu faza barqarorligi tizimi bir nechta miqyosda mikrostruktura muhandisligini amalga oshirishga imkon beradi: birlamchi don hajmi, ikkilamchi lata qalinligi, don morfologiyasi va intermetalik birikmalarning tarqalishi.
1.2 Tasniflash tizimi
Titanning allotropik o'zgarishi bilan o'zaro ta'siri asosida qotishma elementlar to'rtta funktsional toifaga bo'linadi:
| Turkum | Elementlar |
-Transusga ta'siri |
Odatiy konsentratsiya diapazoni |
| -stabilizatorlar | Al, Ga, Ge, B, O, N, C | Kattalashtirish; ko'paytirish |
l: og'irligi 2-7%; O: 0,1–0,3 og'irligi% |
| -stabilizatorlar (izomorf) | Mo, V, Nb, Ta, V | Kamaytirish |
V: og'irligi 2-15%; Nb: og'irligi 10–40% |
| -stabilizatorlar (evtekoid) | Fe, Cr, Ni, Cu, Si, H | Kamaytirish |
V: og'irligi 2-15%; Nb: og'irligi 10–40% |
| Neytral elementlar | Zr, Hf, Sn | Minimal o'zgarish |
Zr: og'irligi 1-8%; Sn: og'irligi 2-5% |
1-rasmda har bir toifa uchun ikkilik faza diagrammasining xarakteristikalari ko'rsatilgan bo'lib, qotishma qo'shimchalari faza chegaralarini qanday o'zgartirishi va turli mikrostruktura natijalarini ta'minlaydi.
-Stabilizatorlar: Kuch va oksidlanish asosi
2.1 Alyuminiy: universal mustahkamlovchi
Alyuminiy titanda eng ko'p ishlatiladigan qotishma element bo'lib, Ti-6Al-4V dan yuqori haroratli qotishmalarga qadar deyarli barcha tijorat qotishmalarida mavjud. Uning ustunligi bir nechta hissalardan kelib chiqadi:
· Qattiq eritmani mustahkamlash: Al HCP panjarasidagi o'rnini bosuvchi joylarni egallagan holda -fazada eriydi. Bu ikkita mustahkamlovchi ta'sirni keltirib chiqaradi: (1) dislokatsiya harakatiga qarshilikni oshiradigan panjara buzilishi va (2) -fazali stacking nosozlik energiyasini o'zgartirish.
· Zichlikning pasayishi: 2,7 g/sm³ da Al qotishma zichligini sezilarli darajada kamaytiradi. Har bir 1 wt% Al qo'shilishi zichlikni taxminan 1,5% ga kamaytiradi, bu o'ziga xos kuch komponent dizaynini talab qiladigan aerokosmik ilovalar uchun muhim afzallikdir.
· Tartibga solish potentsiali: Taxminan og'irligi 8% dan ortiq konsentratsiyalarda Al tartiblangan ₂ (Ti₃Al) cho'kmalarining shakllanishiga yordam beradi. Agar ular qo'pol taqsimlangan bo'lsa, qotishmani mo'rtlashtirishi mumkin bo'lsa-da, boshqariladigan yog'ingarchilik qo'shimcha mustahkamlash yo'llarini taklif qiladi.
Huang va boshqalarning so'nggi ishi. Al qo'shimchalari titandagi dislokatsiya xatti-harakatlarini tubdan o'zgartirishini ko'rsatdi. Ikkilik Ti{4}}6Al qotishmalarida Al deformatsiyaning egizaklanishini bostiradi va bir nechta sirpanish tizimlari uchun kritik hal qilingan kesish kuchlanishini (CRSS) o'zgartiradi. Ushbu mustahkamlash o'zaro kelishuv bilan birga keladi: rentabellik kuchi oshgani bilan, egiluvchanlik va zarbaga chidamlilik odatda pasayadi.
2.2 Interstitsial mustahkamlovchi moddalar: kislorod, azot, uglerod
Kislorod, azot va uglerod titanium panjara ichidagi interstitsial joylarni egallaydi va past konsentratsiyalarda juda samarali mustahkamlanishni keltirib chiqaradi. Har bir 0,1 wt% O oquvchanlikni taxminan 150-200 MPa ga oshiradi.
· Kislorod: Eng keng tarqalgan interstitsial sifatida O ham mustahkamlash imkoniyati, ham ifloslanish tashvishidir. Kislorod -fazani barqarorlashtiradi, -transus haroratini oshiradi va qattiq eritmaning mustahkamlanishini ta'minlaydi. Shu bilan birga, og'irlikdagi taxminan 0,3-0,4% O dan oshishi egiluvchan deformatsiya mexanizmlarini bostirish orqali kuchli mo'rtlanishni keltirib chiqaradi.
·Azot: So'nggi yutuqlar N ning rolini qayta ko'rib chiqdi. Chjan va boshqalar. Boshqariladigan N qo'shimchalar (0,17-0,40 og'irlik%) don chegarasi muhandisligi bilan birlashganda, ajoyib mustahkamlik-egiluvchanlik kombinatsiyalarini yaratishi mumkinligini ko'rsatdi. Ularning Ti-1800 qotishmasi (Ti-4,1Al-2,5Zr-2,5Cr-6,8Mo-0,17O-0,10N) birlamchi, ikkilamchi va o'ta nozik -Widmanstätten precipciptenning ierarxik tuzilishi orqali 1800 MPa oqish kuchiga erishdi.
·Uglerod: 0,05-0,2 og'irligi % C qo'shilishi TiC hosil bo'lishiga yordam beradi. Ushbu karbidlar ikki tomonlama funktsiyani bajaradi: (1) yuqori haroratda ishlov berishda don chegaralarini mahkamlash, yakuniy mikro tuzilmani tozalash va (2) yog'ingarchilik uchun heterojen yadrolanish joylari sifatida harakat qilish. Olingan mikro tuzilma nozikroq donalar va tasodifiy lata yo'nalishlarini ko'rsatadi.
2.3 Bor: Donni tozalash agenti
B bilan mikroqotishma (0,01-0,2 og'irlik%) oldingi don hajmini sezilarli darajada yaxshilaydigan TiB mo'ylovlarini ishlab chiqaradi. TA6.5 qotishmalarida 0,2 wt% B mikro tuzilmani qo'pol Widmanstättendan tozalangan to'quv morfologiyasiga-o'zgartirib, koloniya hajmini kamaytirdi va xona{6}}harorati va 650 daraja cho'zilish xususiyatlarini yaxshiladi.
Davom etilmoqda...
