Al, V, Nb, Ta… Koʻp-Titan qotishmalarining koʻp elementli hamkori atlasi: 60+ Elementlar-Talab boʻyicha moslashtirishga qanday erishadi?(Ⅱ)

Izomorf b-stabilizatorlar titanning BCC kristalli tuzilishiga ega va b-fazada toʻliq qattiq eruvchanlikni namoyon etadi. Bu elementlar-Mo, V, Nb, Ta, W-a+b va b-titan qotishmalarining asosini tashkil qiladi.

V is the classic β-stabilizer in Ti-6Al-4V, the most widely used titanium alloy accounting for >Jahon titan iste'molining 50%. Og'irligi 4% li V qo'shilishi xona haroratida taxminan 10-50% b-fazali ikki fazali mikro tuzilmalarni ishga tushirish uchun b-transusni yetarli darajada pasaytiradi.

V bir nechta muhim funktsiyalarni ta'minlaydi:

b ushlab turish: issiqlik bilan ishlov berish orqali mikro tuzilmalarni boshqarish imkonini beradi

Mo'rtlashuvsiz mustahkamlik: oraliq mustahkamlovchilardan farqli o'laroq, V egiluvchanlikni saqlaydi va qattiq eritmaning mustahkamlanishiga hissa qo'shadi.

Ishlab chiqarish imkoniyati: Ikki fazali mikro tuzilma issiq ishlov berish va yakuniy mexanik xususiyatlarning optimal muvozanatini taʼminlaydi.

Molibden ekvivalentlik kontseptsiyasi ([Mo]ekv) orqali aniqlangan b-fazani barqarorlashtirishda Mo V dan taxminan ikki baravar samarali. Har bir 1 wt% Mo taxminan 2 wt% V ga ekvivalent b-barqarorlashtiruvchi quvvat beradi.

Faza nazorati: Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si (yuqori quvvatli aerokosmik mahkamlagichlar uchun ishlatiladi) kabi qotishmalarda Mo söndürme paytida toʻliq b-saqlanishini taʼminlaydi, soʻngra qarish paytida boshqariladigan a yogʻinlari kuzatiladi.

Korroziyaga chidamlilik: Mo qo'shimchalari kislotali muhitni kamaytirishda passivlikni oshiradi. Ti-Mo qotishmalari TiO₂ bilan aralashtirilgan MoO₃ ni o'z ichiga olgan passiv plyonkalarni hosil qiladi, bu HCl eritmalarida qotishmagan titanga nisbatan yuqori barqarorlikni ta'minlaydi.

So'nggi yutuqlar: Zhang va boshqalar. boshqariladigan N qoʻshimchalari boʻlgan Mo-tarkibidagi qotishmalar heterojen lamelli tuzilmalar orqali ajoyib xususiyatlarga ega boʻlishini koʻrsatdi. Ularning Ti-2,8Cr-4,5Zr-5,2Al-0,4N qotishmasi 1532 MPa oquvchanlik kuchiga erishdi va 10,2% bir tekis cho'zilish bilan uni titanium qotishmalari uchun eng yaxshi kombinatsiyalar qatoriga qo'ydi.

Nb va Ta uzoq muddatli biomoslashuv muhim-bo'lgan biomedikal ilovalarda mashhurlikka erishdi. Sitotoksiklik tashvishlarini keltirib chiqaradigan V dan farqli o'laroq, Nb va Ta fiziologik jihatdan inertdir.

Past modulli dizayn: Nb qo'shimchalari elastik modullari 50 GPa dan-suyakning 10-30 GPa ga yaqinlashishi va Ti-6Al-4V ning 110 GPa dan ancha past bo'lgan b-titan qotishmalariga imkon beradi. Ti-35Nb-7Zr-5Ta qotishmalari ortopedik implantlarda stressdan himoyalanishni kamaytirish uchun Nb ni Zr va Ta bilan birlashtirib, ushbu yondashuvga misol bo'ladi.

Passiv plyonkani yaxshilash: Nb va Ta oksidlari sirt passiv plyonkaga qo'shilib, uning barqarorligi va korroziyaga chidamliligini oshiradi. Xlorid{1}}tarkibida boʻlgan muhitda Nb{2}}modifikatsiyalangan passiv plyonkalar nuqta nuqsonlari zichligining kamayganligini va mahalliy buzilishlarga chidamliligini oshiradi.

Gautier va boshqalar tomonidan so'nggi tizimli tadqiqotlar. yuqori haroratli ilovalar uchun W, Ta va Hf qoʻshimchalarini koʻrib chiqdi-. Havoda 650 ° C haroratda 5000 soat ta'sir qilishdan so'ng, W oksidlanish kinetikasining eng aniq qisqarishini ko'rsatdi.

Mexanizm: W oksid/metall interfeysida Ti₂N hosil bo'lishini rag'batlantiradi va azotga-boy qatlam hosil qiladi, bu esa kislorodning asosiy qotishmada erishini kamaytiradi. Uchlik Ti-10Al-2W (%da) qotishmasi oksidlanishga chidamliligi boʻyicha tijorat yuqori haroratli Ti6242S qotishmasidan ustun keldi.

Savdo{0}}chegirma: Vt zich (19,3 g/sm³) va ogʻir qoʻshimchalar titanning zichlikdagi afzalliklarini inkor etadi. Muammo minimal konsentratsiyalarni aniqlashda (odatda<2 wt%) that provide oxidation benefits without unacceptable weight penalties.

Evektoid-hosil qiluvchi elementlar-Fe, Cr, Ni, Cu, Si-shuningdek b-transusni susaytiradi, lekin izomorf stabilizatorlardan evtekoid parchalanish orqali intermetall birikmalar hosil qilish qobiliyati bilan farq qiladi.
 

Fe kuchli va arzon b-stabilizator hisoblanadi. Uning tez tarqalish tezligi issiqlik bilan ishlov berishga tez javob beradi, lekin ayni paytda qotib qolganda segregatsiyaga yordam beradi. Fe-tarkibida boʻlgan qotishmalar bir xil boʻlmagan mexanik xususiyatlarni keltirib chiqaradigan boyitilgan b-stabilizatorning b-lokallashtirilgan-b{4}}boʻlinishlariga yoʻl qoʻymaslik uchun ehtiyotkorlik bilan ishlov berishni talab qiladi.
 

Si 0,1-0,5 og'irlik% li qo'shimchalar -a yuqori-a yaqin haroratli qotishmalarda standart hisoblanadi (masalan, Ti-6242S, IMI 834). Si ikkita foyda keltiradi:

Qattiq eritmaning mustahkamlanishi: eritmadagi Si yuqori haroratlarda dislokatsiyaning ko'tarilishiga to'sqinlik qiladi

Silitsid yog'inlari: Yupqa (Ti,Zr)₅Si₃ pin dona chegaralarini va pastki chegaralarni-cho'ktirib, o'rmalanish deformatsiyasini sekinlashtiradi.

Gautier va boshqalarning so'nggi ishi. Si o'tga chidamli elementlar bilan birgalikda 600-650 ° C da o'rmalanish va oksidlanish qarshiligini sinergetik yaxshilashni tasdiqladi.
 

Zr, Hf va Sn b-transus haroratiga minimal ta'sir qiladi, lekin a va b fazalarida qattiq eritmaning mustahkamlanishini ta'minlaydi.

Zr a va b fazalarida Ti bilan toʻliq aralashadi{0}}bu oʻziga xos xususiyat ularning davriy sistemaning IVB guruhidagi joylashuvidan kelib chiqadi. Ushbu to'liq eruvchanlik quyidagilarga imkon beradi:

Fazaning beqarorligisiz mustahkamlash: Zr qo'shimchalari o'zgarishlar muvozanatini o'zgartirmasdan, qotishma dizaynini soddalashtiradigan qattiq eritma mexanizmlari orqali kuchni oshiradi.

Korroziyani kuchaytirish: Dengiz muhitida Zr{0}}tarkibida qotishmalar barqaror passiv plyonkalar hosil qiladi. ZrO₂ TiO₂ qatlamiga kiradi, kislorod vakansiyalarining kontsentratsiyasini kamaytiradi va xlorid hujumiga qarshilikni oshiradi.

So'nggi topilmalar: Mo va Zr qo'shimchalarini solishtirganda Ti575 qotishmalari (Ti-5Al-7,5V-0,5Si) bo'yicha o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Zr Mo'ga qaraganda kamroq a tozalashni ta'minlasa-da, yadrolanish to'siqlarini kamaytirish orqali silitsid cho'kishiga yordam beradi.

Sn faza barqarorligini sezilarli darajada o'zgartirmasdan qattiq eritmani mustahkamlashni ta'minlaydi. Yuqori haroratli qotishmalarda (Ti-6242, Ti-1100) Sn qattiq eritma effektlari va silitsid cho'kmalarining harakatini o'zgartirish orqali emirilishga chidamliligiga hissa qo'shadi.

   Davom etilmoqda...

Hozir bog'laning