Titāna sakausējumi

Titāna metalurģija

Tīrs titāns parasti ir sešstūra (alfa-Α), bet pārveidojas uz ķermeņa centrētu kubikmetru (beta - β) formā, kad karsē virs 882°C. Sakausējuma elementu pievienošana titānam ietekmē šo transformācijas temperatūru, un daudzos sakausējumos beta tiek saglabāta istabas temperatūrā, tādējādi radot materiālu, kas satur gan alfa un beta fāzes, vai pat tādu, kas ir pilnīgi beta. Alfa un beta fāžu relatīvais daudzums jebkurā konkrētā sakausējumā būtiski ietekmē šā materiāla īpašības stiepes izturības, plastisa spējas, šļūdes īpašībām, metināmību un vieglumu. Metalurģijas rūpniecībā parasti atsaucas uz titāna sakausējumiem pēc to struktūras, tātad alfa, alfa-beta un beta sakausējumiem, kuru piemēri ir doti 1. tabulā.

Alfa sakausējumi

Komerciāli tīrs titāns ir, faktiski, sakausējuma ar nelielu daudzumu skābekļa, kas palielina cietību un stiepes izturību. Mainot pievienotos daudzumus, ir iespējams ražot virkni komerciāli tīru titāna kategoriju, kuru koncentrācijas līmenis ir no 290 līdz 740 MPa Šie materiāli ir nomināli visi alfa pēc struktūras, lai gan neliels beta fāzes daudzums ir iespējams, ja beta stabilizatoru, piemēram, dzelzs, piemaisījumu līmenis ir augsts. Lai gan alfa sakausējumus nevar termiski apstrādāt, lai palielinātu izturību, 2,5% vara pievienošana titānam rada materiālu, kas reaģē uz šķīduma apstrādi un novecošanos līdzīgi kā alumīnija un vara sakausējumi. Alumīnijs kā leģējošs papildinājums titānam ir alfa stabilizators, un tas ir atrodams daudzos komerciāli pieejamos sakausējumos.

Alfa-beta sakausējumi

Ir izstrādāti tādi elementi kā vanādijs, molibdēna, dzelzs un hroms, kas stabilizē beta fāzi, un ir izstrādāti daudzi alfa-beta sakausējumi. Tie parasti ir vidēji līdz augstas izturības materiāli ar stiepes izturību no 620 līdz 1250 MPa un ar noderīgu šļūdes pretestību līdz 350 līdz 400 °C. Papildus stiepes īpašībām, zems un augsts cikla nogurums un lūzumu stingrība tagad ir kritiski dizaina parametri, un tāpēc ir izstrādātas termomehāniskās un termiskās apstrādes procedūras, lai nodrošinātu, ka sakausējumi nodrošina optimālu mehānisko iezīmju līdzsvaru plašam pielietojumu klāstam.

Maksimālai šļūdes izturībai temperatūrā virs 450 °C tagad izmanto gandrīz izmantotā alfa tipa sakausējumus. Tie piedāvā pieņemamu šļūdes izturību temperatūrā līdz 600°C.

Beta sakausējumi


Starptautiskās un valsts specifikācijas pastāv attiecībā uz titāna materiāliem, ko izmanto kosmiskajā aviācijā, bet nav līdzīga pārklājuma materiāliem, kas nav gaisa kuģi. Parasti šajā nozarē ASTM specifikāciju sērija ir Other class titāna materiālu ir beta sakausējumu. Ja titānam pievieno pietiekamus beta stabilizējošos elementus, var ražot visu beta sakausējumus. Šie materiāli ir pieejami daudzus gadus, bet ir nonākuši nozīme nesen. Tie parasti ir vieglāk auksts darbs nekā alfa-beta sakausējumi, ir siltuma apstrādājams ar augstu stiprumu, un daži ir pārāka korozijas izturība pret komerciāli tīras pakāpes.