چگونه عناصر آلیاژی تیتانیوم را شکل می دهند: سه دسته که باید بدانید

این عناصر دمای ترانس بتا را افزایش می دهند، به این معنی که فاز آلفا را در محدوده دمایی وسیع تری پایدار می کنند. آنها میدان فاز آلفا را در نمودار فاز گسترش می دهند و تمایل به اصلاح ساختار دانه دارند و هم استحکام و هم مقاومت در برابر حرارت را افزایش می دهند.

مهمترین تثبیت کننده آلفا در عمل استآلومینیوم (Al). تقریباً در همه آلیاژهای تیتانیوم تجاری استفاده می شود - استحکام را در دمای اتاق و در دماهای بالا بهبود می بخشد و همزمان چگالی را کاهش می دهد. شکست این ترکیب سخت است و به همین دلیل است که آلومینیوم تقریباً همیشه بخشی از ترکیب است.

سایر تثبیت کننده های آلفا عبارتند ازکربن، اکسیژن، نیتروژن، گالیم، ژرمانیوم و بور. یک کلمه احتیاط در مورد اکسیژن و نیتروژن: در حالی که آنها استحکام را افزایش می دهند، انعطاف پذیری را نیز کاهش می دهند. در تولید، اینها معمولاً به عنوان ناخالصی در نظر گرفته می شوند و به جای اینکه عمداً اضافه شوند، تحت کنترل شدید قرار می گیرند.

آلفا{0}}آلیاژهای تثبیت شده ستون فقرات هستندآلیاژ تیتانیوم{0}مقاوم در برابر حرارتخانواده - نوعی که در اجزای موتور جت، سیستم‌های اگزوز و دیگر برنامه‌های{1}در دمای بالا استفاده می‌شود.

اینها برعکس عمل می کنند: آنهاپایین تردمای بتا ترانسوس و گسترش منطقه فاز بتا. در واقع، آنها به فاز بتا اجازه می دهند در دماهایی که تیتانیوم خالص قبلاً به آلفا تبدیل شده بود، پایدار بماند. تیتانیوم بتا-ساختار مکعبی مرکزی دارد که عموماً چقرمگی بهتر و کارایی بهتری را ارائه می‌دهد.

تثبیت کننده های بتا رایج عبارتند ازمولیبدن (Mo)، وانادیم (V) و نیوبیم (Nb). مولیبدن یکی از قوی ترین هاست - حتی افزودنی های کوچک نیز تأثیر قابل توجهی در تثبیت بتا دارد. وانادیوم به طور گسترده در آلیاژهای ساختاری مانند Ti-6Al-4V، رایج ترین آلیاژ تیتانیوم در جهان استفاده می شود.

آلیاژهای تثبیت شده بتا معمولاً در حالت سرد ساده‌تر- شکل می‌گیرند و به خوبی به عملیات حرارتی پاسخ می‌دهند، که آنها را برای کاربردهایی که به شکل‌دهی پیچیده یا چقرمگی بالا نیاز است جذاب می‌کند.

این ساده ترین مقوله است. عناصر خنثی دارندحداقل تاثیر بر دمای ترانس بتا- آنها نه آلفا و نه بتا را به میزان قابل توجهی تثبیت نمی کنند. سهم اصلی آنها استتقویت محلول جامد: آنها در ماتریس تیتانیوم حل می شوند و خواص مکانیکی را بدون بر هم زدن تعادل فاز بهبود می بخشند.

عناصر خنثی اصلی هستندزیرکونیوم (Zr)، قلع (Sn) و هافنیوم (Hf).

هر کدام چیزی کمی متفاوت به میز می آورد. قلع می‌تواند پایداری دمایی-و مقاومت در برابر خزش را افزایش دهد. زیرکونیوم راهی برای تنظیم دقیق استحکام بدون تغییر تعادل فاز ارائه می‌کند، که به متالورژیست‌ها ابزار مفیدی برای بهینه‌سازی عملکرد آلیاژ بدون عوارض جانبی ناخواسته بر روی ریزساختار می‌دهد.