Kristallsbyggingin á bak við títanafköst

Hreint títan gengur í gegnum allótrópíska umbreytingu við 882 gráður (1620 gráður F).

Undir 882 gráður → títan er til sem -Ti (Alpha Titanium)

Yfir 882 gráður → títan umbreytist í -Ti (Beta Titanium)

Þessi fasabreyting er ein mikilvægasta ástæða þess að hægt er að hanna títan málmblöndur fyrir verulega mismunandi samsetningar styrks, sveigjanleika, þreytuþols og hitaþols.

Fasi (Alpha Titanium): Stöðugt, tæringarþolið-þolið, suðuhæft

Alfa títan er með sexhyrndum -pakkaðri (HCP) kristalbyggingu.

Helstu kostir

Frábær tæringarþol

Frábær suðuhæfni

Framúrskarandi skriðþol

Góður stöðugleiki við háan-hita

Framúrskarandi lífsamrýmanleiki

Takmarkanir

Ekki er hægt að styrkja verulega með hitameðferð

Miðlungs styrkur miðað við háþróaða málmblöndur

Dæmigert forrit

Efnavinnslubúnaður

Sjóvarmaskiptar

Lækningatæki

Afsöltunarkerfi

Algengar alfa málmblöndur

1. bekk títan

2. bekk títan

7. stigs títan (Pd-aukið tæringarþol)

Fasi (Beta Titanium): mótanlegt, hitameðhöndlað, ofur-mikill styrkur

Beta títan hefur líkama-miðaða kúbika (BCC) kristalbyggingu.

Helstu kostir

Framúrskarandi kaldformleiki

Djúp herðni

Hitameðferðarsvörun-

Mjög mikill styrkleiki

Lægri teygjustuðull fyrir sum lífeðlisfræðileg forrit

Takmarkanir

Minni hitastöðugleiki en alfa málmblöndur

Dýrara vegna málmblöndur

Dæmigert forrit

Fluggeimfestingar

Tannréttingarvírar

Íhlutir lendingarbúnaðar

Hár-styrktar gormar

Algengar beta málmblöndur

Beta C (Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr)

Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al

Ti-5553

Ti-10V-2Fe-3Al

+ Títan málmblöndur: Það besta af báðum heimum

Mest notaða títan málmblöndur innihalda bæði alfa og beta fasa.

Þessar málmblöndur sameina:

Hár styrkur

Frábært þreytuþol

Góð suðuhæfni

Framúrskarandi tæringarþol

Hita-meðhöndlunargeta

Vinsælasta álfelgur: Ti-6Al-4V (Bekkur 5 / TC4)

Ti-6Al-4V stendur fyrir meirihluta neyslu á títanblendi á heimsvísu.

Ál (Al) gerir fasann stöðugan

Vanadíum (V) kemur á stöðugleika í fasa

Umsóknir

Byggingarhlutir flugvéla

Hverfilhlutir

Bæklunarígræðslur

Sjávarbúnaður

3D prentaðir títan hlutar

Læknisfræðileg afbrigði

Ti-6Al-4V ELI (Bekkur 23, ASTM F136)

Alloying Elements: Hver stöðugur hvað?

Stöðugleikar

Þetta hækkar alfa-í-beta umbreytingarhitastigið.

Ál (Al)

Súrefni (O)

Köfnunarefni (N)

Kolefni (C)

Stöðugleikar

Þetta lækkar umbreytingarhitastigið og getur haldið beta fasa við stofuhita.

Isomorphous Beta stabilizers

Vanadíum (V)

Mólýbden (Mo)

Níóbín (Nb)

Tantal (Ta)

Eutectoid Beta stabilizers

Járn (Fe)

Króm (Cr)

Mangan (Mn)

Hlutlausir þættir

Sirkon (Zr)

Tini (Sn)

Þetta bæta heildar vélrænni eiginleika án þess að breyta fasajafnvægi verulega.

Títanblendi flokkun

Alfa málmblöndur

Dæmi: TA1, TA2, 1. bekkur, 2. bekkur

Eiginleikar:

Frábær tæringarþol

Frábær suðuhæfni

Stöðug örbygging

Alfa-Beta málmblöndur

Dæmi: TC4, Ti-6Al-4V, Ti-6242

Eiginleikar:

Jafnvægi styrkur og hörku

Hitameðhöndlun

Mikið notað í geimferðum og læknisfræði

Beta málmblöndur

Dæmi: TB5, Ti-5553, Beta C

Eiginleikar:

Ofur-mikill styrkur

Framúrskarandi kaldformleiki

Háþróuð geimferðaforrit

Hvers vegna alfa og beta fasar skipta máli í þrívíddarprentun

Í Laser Powder Bed Fusion (LPBF) og Electron Beam Melting (EBM) hefur kælihraði mikil áhrif á alfa-beta fasaþróun.

Framleiðendur nota:

Lausnarmeðferð og öldrun

Hot isostatic pressing (HIP)

Álagslosun

að stjórna:

Martensitic "umbreyting

Þreyta frammistaða

Afgangsstreita

Einsleitni í örbyggingu

Þetta er mikilvægt fyrir -geimvottaða og ígræðslu-aukefnaframleiðslu.

Af hverju þeir skipta máli í læknisfræðilegum ígræðslum

Nútíma ígræðsluhönnuðir nota í auknum mæli beta títan málmblöndur vegna þess að þeir bjóða upp á:

Lægri teygjustuðull

Minni streituvörn

Bætt beinsamþætting

MRI samhæfni

Framúrskarandi lífsamrýmanleiki

Vinsælar lífeðlisfræðilegar málmblöndur eru:

Ti-6Al-4V ELI

Ti-13Nb-13Zr

Ti-24Nb-4Zr-8Sn

Hvers vegna þeir skipta máli í Aerospace

Flugverkfræðingar sérsníða fasajafnvægi til að hámarka:

Sérstakur styrkur

Þreytuþol

Brotþol

Skriðþol

Skaðaþol

Dæmi:

Ti-6Al-4V fyrir flugskrokk

Ti-6242 fyrir þjöppuíhluti

Ti-17 og Ti-5553 fyrir lendingarbúnað og burðarsmíðar

Einföld samantekt

Alfa og beta eru kristalbyggingar, ekki aðskildir málmar.

882 gráður er fasabreytingarhitastigið fyrir hreint títan.

Alfa fasi býður upp á stöðugleika, tæringarþol og suðuhæfni.

Beta fasi býður upp á mótunarhæfni og hita-meðhöndlaðan ofur-mikinn styrk.

Alfa-beta málmblöndur eins og Ti-6Al-4V veita bestu heildarafköst.

Fasastýring er grunnurinn að hönnun títanblendis í geim-, læknis-, sjávar- og aukefnaframleiðslu.