آلیاژهای تیتانیومبر اساس ترکیب و ساختار خود خواص متفاوتی از خود نشان می دهند. تیتانیوم دارای دو ساختار کریستالی است: تیتانیوم، با شبکه شش ضلعی زیر 882 درجه، و تیتانیوم، با ساختار مکعبی مرکزی بالای 882 درجه. با افزودن عناصر آلیاژی مناسب، می توان محتوای فاز و دمای انتقال را برای به دست آوردن انواع مختلف آلیاژ تیتانیوم دستکاری کرد. در دمای اتاق، آلیاژهای تیتانیوم را می توان به سه دسته طبقه بندی کرد.
1. آلیاژ تیتانیوم: این آلیاژ تک فاز از محلول جامد فاز تشکیل شده است. ساختار فاز خود را هم در دمای معمولی و هم در دمای بالا حفظ می کند. آلیاژ تیتانیوم دارای سازماندهی پایدار، مقاومت به سایش کمتر در مقایسه با تیتانیوم خالص و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون است. اگرچه استحکام و مقاومت خزشی خود را بین 500-600 درجه حفظ میکند، اما نمیتوان آن را از طریق عملیات حرارتی تقویت کرد. استحکام دمای اتاق آلیاژ تیتانیوم زیاد نیست.
2. آلیاژ بتا تیتانیوم: این آلیاژ تک فاز از محلول جامد فاز تشکیل شده است. حتی بدون عملیات حرارتی از استحکام بالایی برخوردار است. علاوه بر این، آلیاژ را می توان از طریق فرآیندهایی مانند خاموش کردن و پیری تقویت کرد. استحکام کششی آلیاژ بتا تیتانیوم در دمای اتاق می تواند به 1372-1666 مگاپاسکال برسد.
3. آلفا-بتا آلیاژ تیتانیوم: این آلیاژ دوبلکس عملکرد کلی عالی از جمله ثبات سازمانی خوب، چقرمگی، انعطاف پذیری و خواص تغییر شکل در دمای بالا را نشان می دهد. این به خوبی برای پردازش فشار گرم، خاموش کردن، و پیری مناسب است تا استحکام آن را افزایش دهد. آلیاژ تیتانیوم آلفا-بتا عملیات حرارتی شده در مقایسه با حالت آنیل شده 50-100% افزایش استحکام را نشان میدهد. این می تواند عملکرد طولانی مدت در دماهای 400-500 درجه را تحمل کند و پایداری حرارتی قابل توجهی را نشان می دهد که تنها پس از آلیاژ آلفا تیتانیوم دوم است.
در بین این سه نوع آلیاژ تیتانیوم، بیشترین استفاده از آلیاژ تیتانیوم و آلفا-بتا تیتانیوم است. از نظر ماشین کاری، آلیاژ تیتانیوم عملکرد بهتری را ارائه می دهد و به دنبال آن آلیاژ تیتانیوم آلفا-بتا قرار دارد، در حالی که آلیاژ تیتانیوم بتا از آن عقب است. کدهای مربوط به این آلیاژها عبارتند از TA برای آلیاژ تیتانیوم، TB برای آلیاژ تیتانیوم بتا و TC برای آلفا-بتا آلیاژ تیتانیوم.
ویژگی های عملکرد آلیاژهای تیتانیوم:
1. استحکام بالا: آلیاژهای تیتانیوم دارای چگالی تقریباً 4.51 گرم بر سانتی متر مکعب هستند که تنها 60 درصد فولاد را تشکیل می دهد. برخی از آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا از استحکام بسیاری از فولادهای ساختاری آلیاژی فراتر می روند. در نتیجه، استحکام خاص (استحکام / چگالی) آلیاژهای تیتانیوم از سایر مواد ساختاری فلزی بیشتر است. این آلیاژها برای ساخت قطعات سبک وزن با استحکام و استحکام بالا، مانند قطعات موتور هواپیما، اسکلت ها، پوسته ها، بست ها و ارابه فرود ایده آل هستند.
2. استحکام حرارتی بالا: آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با آلیاژهای آلومینیوم می توانند دماهای بالاتری را تحمل کنند. آنها می توانند مقاومت مورد نیاز خود را حتی در دماهای متوسط حفظ کنند و بین 150-500 درجه استحکام استثنایی از خود نشان دهند. در مقابل، آلیاژهای آلومینیوم در 150 درجه کاهش مقاومت قابل توجهی را تجربه می کنند. محدوده دمای کاری آلیاژهای تیتانیوم تا 500 درجه گسترش می یابد، در حالی که آلیاژهای آلومینیوم به دمای زیر 200 درجه محدود می شوند.
3. مقاومت در برابر خوردگی عالی: آلیاژهای تیتانیوم در اتمسفرهای مرطوب و آب دریا دارای مقاومت خوردگی عالی هستند و عملکرد بهتری نسبت به فولاد ضد زنگ دارند. آنها مقاومت قوی در برابر خوردگی حفره ای، خوردگی اسیدی و خوردگی تنشی از خود نشان می دهند. آلیاژهای تیتانیوم همچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر قلیایی ها، کلریدها، مواد آلی کلر، اسید نیتریک، اسید سولفوریک و غیره از خود نشان می دهند. با این حال، آنها مقاومت خوردگی ضعیفی در محیط های احیا کننده حاوی اکسیژن و نمک های کروم از خود نشان می دهند.
4. عملکرد خوب در دمای پایین: آلیاژهای تیتانیوم خواص مکانیکی خود را حتی در دماهای پایین و فوق العاده پایین حفظ می کنند. برخی از آلیاژهای تیتانیوم مانند TA7 به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایینی که دارند، حتی در درجه -253 درجه انعطاف پذیری را حفظ می کنند. بنابراین، آلیاژهای تیتانیوم مواد ساختاری حیاتی برای کاربردهای در دمای پایین هستند.
5. فعالیت شیمیایی قابل توجه: تیتانیوم فعالیت شیمیایی بالایی از خود نشان می دهد و به شدت با عناصر اتمسفر مانند اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، بخار آب و آمونیاک واکنش نشان می دهد. به عنوان مثال، زمانی که محتوای کربن از 0.2% بیشتر شود، کاربیدهای سخت تیتانیوم (TiC) در آلیاژ تشکیل میشوند. به طور مشابه، در دماهای بالاتر، واکنش با نیتروژن منجر به تشکیل لایههای سطحی نیترید تیتانیوم سخت (TiN) میشود. تیتانیوم به راحتی اکسیژن بالای 600 درجه را جذب می کند و در نتیجه یک لایه سخت شده تشکیل می شود. علاوه بر این، افزایش محتوای هیدروژن می تواند منجر به ایجاد یک لایه شکننده شود. این واکنش ها می توانند باعث ایجاد پدیده چسبندگی با سطوح اصطکاکی شوند.
6. رسانایی و کشش حرارتی پایین: تیتانیوم دارای رسانایی حرارتی پایینی است (تقریباً 15.24 W/(m·K)). رسانایی حرارتی آن حدود 1/4 نیکل، 1/5 آهن و 1/14 آلومینیوم است. آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با تیتانیوم خالص رسانایی حرارتی کمتری از خود نشان می دهند.
مخاطب:
اگر سوالی دارید، لطفا با ما تماس بگیرید. ساعت کاری: 8:30 صبح تا 17:30 بعد از ظهر
پست الکترونیک:zhangjixia@bjygti.com
