انواع و موارد استفاده از آلیاژهای تیتانیوم|چقرمگی بالا|استحکام بالا|عملیات حرارتی

آلیاژهای تیتانیوم آلیاژهایی هستند که از تیتانیوم به عنوان پایه و سایر عناصر آلیاژی تشکیل شده اند. آلیاژ تیتانیوم را می توان به آلیاژ تیتانیوم ساختاری و آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر حرارت، یا آلیاژ تیتانیوم نوع، آلیاژ تیتانیوم نوع و آلیاژ تیتانیوم نوع + - تقسیم کرد.

I. تاریخچه توسعه آلیاژ تیتانیوم

تیتانیوم یک فلز ساختاری مهم است که در دهه 1950 توسعه یافت و بسیاری از مردم جهان به اهمیت مواد آلیاژ تیتانیوم پی برده و بر روی آنها تحقیق و توسعه انجام داده و کاربردهای عملی به دست آورده اند.

یک آلیاژ عملی تیتانیوم در ایالات متحده در سال 1954، توسعه موفقیت آمیز آلیاژ Ti-6Al{-4V به دلیل مقاومت در برابر حرارت، استحکام، انعطاف پذیری، چقرمگی، شکل پذیری، جوش پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری آن است. بهتر است، و تبدیل به یک صنعت آلیاژ تیتانیوم، آلیاژ برای استفاده از تمام آلیاژهای تیتانیوم، 75٪ تا 85٪ اختصاص داده است. بسیاری از آلیاژهای تیتانیوم دیگر را می توان به عنوان اصلاح کننده آن در نظر گرفت.

تولید صنعتی تیتانیوم در سال 1948 آغاز شد. دهه 1950 تا 1960، عمدتاً توسعه آلیاژهای تیتانیوم با دمای بالا برای موتورهای هواپیما و آلیاژهای تیتانیوم ساختاری برای بدنه هواپیما، تولید تعدادی از آلیاژهای تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی در دهه 1970، و تولید آلیاژهای تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی آلیاژها و آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا از دهه 1980 توسعه بیشتری یافتند. دمای استفاده از آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر حرارت از 400 درجه در دهه 1950 به 600-650 درجه در دهه 1990 افزایش یافته است، به طوری که تیتانیوم در انتهای سرد موتور (فن و کمپرسور) در موتور استفاده می شود. انتهای داغ جهت موتور (توربین). آلیاژهای تیتانیوم ساختاری به استحکام بالا، انعطاف پذیری بالا، استحکام بالا و چقرمگی بالا، مدول بالا و جهت تحمل آسیب بالا.

از دهه 1970، آلیاژهای حافظه شکل مانند Ti-Ni، Ti-Ni-Fe، و Ti-Ni-Nb نیز ظاهر شدند و کاربرد گسترده ای در مهندسی پیدا کردند.

چین در سال 1956 تحقیق بر روی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم را آغاز کرد. تولید صنعتی تیتانیوم در اواسط-1960 آغاز شد و آلیاژ TB2 توسعه یافت.
دوم، طبقه بندی اصلی آلیاژ تیتانیوم

تیتانیوم دارای دو نوع بلورهای همگن است: تیتانیوم آلیاژ تیتانیوم یک ایزومر همگن است، نقطه ذوب 1668 درجه، در کمتر از 882 درجه یک ردیف متراکم از ساختار شبکه شش ضلعی، معروف به تیتانیوم بود. در 882 درجه بالاتر از ساختار شبکه مکعبی بدنه که به تیتانیوم معروف است.

استفاده از ویژگی‌های متفاوت تیتانیوم در دو ساختار فوق، عناصر آلیاژی مناسب را اضافه می‌کند، به طوری که دمای انتقال فاز و محتوای فاز به تدریج تغییر می‌کند و سازمان‌های مختلف آلیاژهای تیتانیوم به دست می‌آید.

در دمای اتاق، آلیاژهای تیتانیوم دارای سه نوع سازماندهی ماتریس هستند، آلیاژهای تیتانیوم نیز به سه دسته زیر تقسیم می شوند: آلیاژها، آلیاژهای (+) و آلیاژها. در چین، این آلیاژها به ترتیب TA، TC و TB نامیده می شوند.

آلفا تیتانیوم آلیاژ

این یک آلیاژ تک فاز متشکل از محلول جامد فاز است که دارای فاز، سازماندهی پایدار، مقاومت به سایش بالاتر از تیتانیوم خالص و مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی، هم در دمای عمومی و هم در دمای بالاتر کاربرد عملی است. در دمای 500 درجه -600 درجه همچنان استحکام و مقاومت در برابر خزش خود را حفظ می کند، اما با عملیات حرارتی نمی توان آن را تقویت کرد و استحکام دمای اتاق آن بالا نیست.

آلیاژ تیتانیوم

این یک آلیاژ تک فاز متشکل از محلول جامد فاز است که بدون عملیات حرارتی استحکام بالایی دارد و پس از خاموش شدن و پیری بیشتر تقویت می شود، استحکام دمای اتاق می تواند تا 1372-1666MPa باشد. با این حال، پایداری حرارتی ضعیفی دارد و برای استفاده در دماهای بالا مناسب نیست.

+ آلیاژ تیتانیوم

این یک آلیاژ دو فاز با عملکرد جامع خوب، پایداری سازمانی خوب، چقرمگی خوب، انعطاف پذیری و خواص تغییر شکل در دمای بالا، پردازش فشار گرم خوب، خاموش کردن، پیری برای تقویت آلیاژ است. پس از عملیات حرارتی، استحکام حدود 50٪ بیشتر از حالت آنیل شده است. استحکام در دمای بالا، می تواند برای مدت طولانی در دمای 400 درجه تا 500 درجه کار کند و پایداری حرارتی آن پس از آلیاژ تیتانیوم است.

در میان سه نوع آلیاژ تیتانیوم، آلیاژ تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم + -معمولاً استفاده می‌شود. آلیاژ تیتانیوم قابلیت ماشینکاری خوبی دارد، + -آلیاژ تیتانیوم دومین آلیاژ برتر است و آلیاژ تیتانیوم ضعیف است.