Sut Mae Elfennau Gwahanol yn Effeithio ar Titaniwm?

Mae gan ditaniwm pur blastigrwydd da ond cryfder isel a gwrthsefyll gwres gwael, gan fethu â bodloni gofynion diwedd uchel awyrofod, gofal meddygol, peirianneg forol a meysydd eraill. Trwy ychwanegu gwahanol elfennau aloi, gellir rheoleiddio microstrwythur a phriodweddau titaniwm yn fanwl gywir i ffurfio aloion titaniwm gyda pherfformiad uwch.

 

Yr allwedd ialoion titaniwmyn gorwedd mewn defnyddio trawsnewidiad allotropig titaniwm ar 882 gradd. Trwy gyfrwng tri math o elfennau aloi - -sefydlu elfennau, -sefydlu elfennau ac elfennau niwtral-mae cyfrannedd a chyfnodau yn cael eu haddasu i addasu priodweddau megis cryfder, ymwrthedd gwres a chaledwch, gan felly fodloni gofynion gwasanaeth llym gwahanol feysydd.

 

 

 

Mae elfennau sefydlogi -yn gweithredu'n bennaf i godi tymheredd trawsws titaniwm ac ehangu'r -rhanbarth cam, gan alluogi'r aloi i gynnal strwythur sefydlog ar dymheredd ystafell a thymheredd uchel, a thrwy hynny wella cryfder tymheredd uchel, ymwrthedd cyrydiad a weldadwyedd.

 

Alwminiwm yw'r elfen sefydlogi - fwyaf hanfodol ac mae wedi'i chynnwys ym mron pob aloi titaniwm, a elwir yn "gryfhydd craidd". Mae'n gwella cryfder trwy gryfhau datrysiadau solet ac yn cyflawni dyluniad ysgafn oherwydd ei ddwysedd isel (2.7g / cm³). Fodd bynnag, mae cynnwys alwminiwm sy'n fwy na 7wt.% yn tueddu i ffurfio cyfnod Ti₃Al brau a lleihau plastigrwydd, felly caiff ei reoli'n gyffredinol ar 5%–6%.

 

Mae boron, ocsigen a nitrogen hefyd yn perthyn i -elfennau sefydlogi. Mae boron fel "fitamin". Gall swm hybrin fireinio grawn a gwella prosesadwyedd. Gall ocsigen a nitrogen gryfhau titaniwm ond lleihau ei blastigrwydd yn sylweddol, gan eu gwneud yn amhureddau sydd angen rheolaeth lem. Mae angen rheoli'r cynnwys hydrogen yn ystod mwyndoddi i atal breuo hydrogen.

 

 

Yn groes i -sefydlogi elfennau, mae -sefydlogi elfennau yn gostwng y -tymheredd transus ac ehangu'r -rhanbarth cyfnod, gan ganiatáu i'r aloi gadw gwedd sefydlog ar ôl diffodd. Maent yn gwella cryfder yn sylweddol trwy drin datrysiadau a heneiddio tra'n sicrhau plastigrwydd, caledwch a phrosesadwyedd. Fe'u rhennir yn ddau gategori: elfennau sefydlogi isomorffaidd ac ewtectoid.

 

Isomorffaidd -Elfennau Sefydlogi

Mae molybdenwm yn cael effaith gryfhau rhyfeddol, yn gwella cryfder ystafell/tymheredd uchel, caledwch a sefydlogrwydd thermol, ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn aloion titaniwm tymheredd uchel.

 

Mae Vanadium yn ffurfio Ti6Al4V gyda thitaniwm ac alwminiwm, gan gyfrif am fwy na 50% o'r farchnad aloi titaniwm. Mae gan yr aloi hwn gryfder uchel, ymwrthedd cyrydiad a weldadwyedd, ac fe'i cymhwysir mewn meysydd awyrofod, adeiladu llongau a meysydd eraill.

 

Mae Niobium yn cael effaith gryfhau ysgafn ac yn gwella plastigrwydd a chaledwch yn fawr, gan ei wneud yn ddewis cyffredin ar gyfer aloion titaniwm meddygol.

Mae gan Tantalum effaith gryfhau wan a dwysedd uchel, mae'n gwella ymwrthedd ocsideiddio a chorydiad, a dim ond mewn symiau bach y caiff ei ddefnyddio mewn aloion pen uchel.

 

Eutectoid -Stabilizing Elements

Mae cromiwm yn cynnig cryfder uchel a phlastigrwydd uchel. Gellir ei gryfhau trwy driniaeth wres, ac fe'i defnyddir mewn cydrannau strwythurol cryfder uchel.

 

Gall haearn, sy'n -elfen sefydlogi gref gyda chost isel, gymryd lle fanadium ond mae ganddo sefydlogrwydd thermol gwael ac mae'n dueddol o gael ei wahanu.

 

Gall silicon, sef ychwanegiad hybrin, wella cryfder thermol a gwrthsefyll gwres, ac fe'i defnyddir yn bennaf mewn-cydrannau tymheredd uchel o beiriannau aero.

 

 

Ychydig o effaith a gaiff elfennau niwtral ar -dymheredd trawsws titaniwm. Mae eu maint a'u priodweddau atomig yn agos at rai titaniwm, gan ganiatáu hydoddiant solet anfeidrol yn y ddau gyfnod ac yn y cyfnodau. Maent yn bennaf yn cydbwyso perfformiad aloi ac yn gwella cryfder tymheredd uchel heb newid nodweddion craidd titaniwm. Zirconium a thun yw'r rhai a ddefnyddir yn gyffredin.

 

Mae gan zirconium briodweddau tebyg iawn i ditaniwm, gydag effaith cryfhau tymheredd ystafell wan, ond gall wella cryfder thermol a sefydlogrwydd yn sylweddol ar dymheredd uchel, ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn aloion titaniwm tymheredd uchel.

Mae gan dun effaith cryfhau tymheredd ystafell hyd yn oed yn wannach a gall wella cryfder thermol. O'i gyfuno ag alwminiwm, gall wneud y gorau o berfformiad tymheredd uchel ymhellach.

 

 

Mewn cymwysiadau ymarferol, prin y gall un elfen fodloni gofynion amodau gwaith cymhleth. Mae'r rhan fwyaf o aloion titaniwm ymarferol yn mabwysiadu dyluniad synergaidd aml-elfen i gyflawni manteision cyflenwol trwy gymesuredd manwl gywir.

Mae Ti6Al4V yn gynrychiolydd clasurol. Wedi'i gyfuno ag alwminiwm a vanadium, mae'n ffurfio strwythur + deublyg, gan integreiddio cryfder, plastigrwydd, caledwch a weldadwyedd.

 

Mae aloion titaniwm tymheredd uchel, er enghraifft Ti60 a Ti65, yn cyflawni synergedd trwy elfennau gan gynnwys alwminiwm, zirconiwm a molybdenwm, gan ychwanegu priddoedd prin. Gellir eu defnyddio uwchlaw 600 gradd, gan dorri'r monopoli technolegol tramor.

 

Mae'r aloi meddygol Ti29Nb13Ta4.6Zr yn cynnwys yn bennaf - elfennau sefydlogi megis niobium a tantalwm. Mae ganddo fodwlws elastig sy'n agos at esgyrn dynol a biocompatibility rhagorol, ac fe'i defnyddir yn eang mewn mewnblaniadau fel cymalau artiffisial ac ewinedd esgyrn.

Mae aloion fel IMI834 a Ti1100 ar gyfer peiriannau aero yn cynnwys cymesuredd manwl gywir o alwminiwm, tun, molybdenwm a silicon, gan gadw ymwrthedd creep ardderchog ar 600 gradd, ac maent yn ddeunyddiau allweddol ar gyfer llafnau a disgiau cywasgwr.