مقدمه ای بر خواص آلیاژهای تیتانیوم

مقدمه ای بر خواص آلیاژ تیتانیوم

آلیاژهای تیتانیوم دسته ای از فلزات هستند که با عملکرد آنها مشخص می شود که تحت تأثیر حضور ناخالصی هایی مانند کربن، نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن است. خالص ترین شکل تیتانیوم دارای ناخالصی کمتر از 0.1٪ است که در نتیجه انعطاف پذیری بالا اما استحکام پایین دارد. تیتانیوم خالص صنعتی، با خلوص 99.5 درصد، خواص زیر را نشان می دهد: چگالی (ρ) 4.5 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب 1725 درجه، هدایت حرارتی (λ) 15.24 W/(m·K)، استحکام کششی ( σb) 539 مگاپاسکال، ازدیاد طول (δ) 25٪، انقباض مقطع (ψ) 25٪، مدول الاستیک (E) 1.078×105 مگاپاسکال، و سختی (HB) 195.

1. چگالی کم و استحکام بالا: آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا معمولاً چگالی تقریباً 4.5 گرم بر سانتی متر مکعب دارند که فقط 60 درصد چگالی فولاد است. تیتانیوم خالص استحکامی قابل مقایسه با فولاد معمولی از خود نشان می دهد، در حالی که برخی از آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا از استحکام بسیاری از فولادهای ساختاری آلیاژی فراتر می روند. در نتیجه، آلیاژهای تیتانیوم دارای استحکام ویژه (نسبت مقاومت به چگالی) بالاتری نسبت به سایر مواد ساختاری فلزی هستند. این ویژگی امکان تولید قطعات و اجزای سبک وزن با استحکام، استحکام و دوام واحد را فراهم می کند. آلیاژهای تیتانیوم در اجزای موتور، اسکلت ها، پوسته ها، بست ها و ارابه فرود کاربرد دارند.

2. استحکام حرارتی بالا: آلیاژهای تیتانیوم می توانند استحکام مورد نیاز خود را در دماهای بالا حفظ کنند و از قابلیت های آلیاژهای آلومینیوم تا چند صد درجه سلسیوس پیشی بگیرند. بین 150 درجه تا 500 درجه، آنها استحکام ویژه خود را حفظ می کنند، در حالی که آلیاژهای آلومینیوم کاهش قابل توجهی در استحکام ویژه در 150 درجه مشاهده می کنند. آلیاژهای تیتانیوم می توانند تا دمای 500 درجه کار کنند، در حالی که آلیاژهای آلومینیوم به دمای زیر 200 درجه محدود می شوند.

3. مقاومت در برابر خوردگی عالی: آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با فولاد ضد زنگ در اتمسفرهای مرطوب و محیط های آب دریا مقاومت به خوردگی بالاتری از خود نشان می دهند. آنها به ویژه در مقاومت در برابر خوردگی حفره ای، خوردگی اسیدی و خوردگی تنشی عالی هستند. علاوه بر این، آلیاژهای تیتانیوم مقاومت قابل توجهی در برابر اسید سولفوریک، اسید نیتریک، کلریدها و ترکیبات آلی کلردار دارند. با این حال، در کاهش شرایط اکسیژن و نمک کروم، تیتانیوم مقاومت به خوردگی کمی دارد.

4. عملکرد خوب در دمای پایین: آلیاژهای تیتانیوم خواص مکانیکی خود را در دماهای پایین و فوق العاده پایین حفظ می کنند. برخی از آلیاژهای تیتانیوم، مانند TA7، عملکرد فوق‌العاده‌ای در دماهای پایین دارند و برخی از انعطاف‌پذیری خود را حتی در -253 درجه حفظ می‌کنند. از این رو، آلیاژهای تیتانیوم مواد ساختاری مهمی برای کاربردهای در دمای پایین هستند.

5. واکنش شیمیایی: تیتانیوم فعالیت شیمیایی قابل توجهی از خود نشان می دهد و به راحتی با اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، بخار آب و گاز آمونیاک موجود در جو واکنش نشان می دهد. TiC سخت در آلیاژهای تیتانیوم با محتوای کربن بالاتر (بیش از 0.2%) تشکیل می‌شود. هنگامی که قلع در دماهای بالا با نیتروژن برهمکنش می کند، یک لایه سطحی سخت تشکیل می شود. تیتانیوم اکسیژن بالای 600 درجه را جذب می کند و در نتیجه لایه ای سخت شده با سختی بالا تشکیل می شود. افزایش محتوای هیدروژن منجر به تشکیل یک لایه شکنندگی می شود. عمق سطح شکننده سخت شده ناشی از جذب گاز می تواند به 0.{5}}.15 میلی متر، با درجه سخت شدن 20%-30% برسد. تیتانیوم همچنین میل شیمیایی قابل توجهی را نشان می دهد و به راحتی با سطوح اصطکاک چسبندگی ایجاد می کند.

6. هدایت حرارتی و مدول الاستیک: تیتانیوم دارای رسانایی حرارتی پایینی است، تقریباً یک چهارم نیکل، یک پنجم آهن و یک چهارم آلومینیوم. هدایت حرارتی آلیاژهای مختلف تیتانیوم در مقایسه با تیتانیوم خالص تقریباً 50 درصد کمتر است. از آنجایی که آلیاژهای تیتانیوم دارای مدول الاستیک تقریباً نصف فولاد هستند، سختی کمتری دارند و بیشتر مستعد تغییر شکل هستند. در نتیجه، باید از میله‌ها و اجزای نازک با دیواره‌های نازک اجتناب کرد، زیرا سطوح برش و پردازش مقدار زیادی حجم بازگشتی دارند - تقریباً دو تا سه برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ. این برگشت می تواند باعث اصطکاک، چسبندگی و سایش باندینگ شدید روی سطح ابزار شود.

آلیاژهای تیتانیوم از تیتانیوم به عنوان فلز پایه تشکیل شده و با عناصر دیگر تکمیل شده است. دو نوع ساختار کریستالی تیتانیوم وجود دارد - تیتانیوم که ساختار شش ضلعی نزدیک به 882 درجه را نشان می دهد و - تیتانیوم که دارای ساختار مکعبی در مرکز بدن بالای 882 درجه است.

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