טִיטָן

טיטניום, שנראה כמו פלדה ובעל ברק אפור-כסף, הוא מתכת מעבר ונחשבה למתכת נדירה מזה זמן מה בעבר. טיטניום אינו מתכת נדירה, טיטניום בקרום כדור הארץ מהווה כ-0.42% מהמשקל הכולל, הוא נחושת, ניקל, עופרת, אבץ בשילוב 16 פעמים. במקום השביעי בעולם המתכת, ישנם יותר מ-70 מינרלים המכילים טיטניום. לטיטניום חוזק גבוה, צפיפות נמוכה, קשיות גבוהה, נקודת התכה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה חזקה. טיטניום בטוהר גבוה הוא בעל פלסטיות טובה, אך הופך שביר וקשה כאשר קיימים זיהומים.

ניתן לחלק סגסוגות טיטניום לפי שיטות סיווג שונות, בעיקר לפי מבנה ארגוני, טמפרטורת שימוש, שימוש ומאפיינים ודרכים נוספות לסיווג. 12

לפי סיווג המבנה: ניתן לחלק סגסוגת טיטניום לסגסוגת טיטניום, + סגסוגת טיטניום וסגסוגת טיטניום. סגסוגת טיטניום היא סגסוגת פתרון מוצק חד-פאזי עם מבנה מיקרו יציב, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני חמצון, אך לא חוזק גבוה בטמפרטורת החדר. סגסוגת טיטניום היא סגסוגת חד פאזית בתמיסה מוצקה, בעלת חוזק גבוה ללא טיפול בחום וניתנת לחיזוק נוסף לאחר טיפול בחום, אך היציבות התרמית ירודה. + סגסוגת טיטניום היא סגסוגת דו-פאזית בעלת תכונות מקיפות טובות, כגון קשיחות, פלסטיות ותכונות דפורמציה בטמפרטורה גבוהה, וניתן לחזק אותה על ידי טיפול בחום.

על פי השימוש בסיווג טמפרטורה: ניתן לחלק סגסוגת טיטניום למבנה מטוס סגסוגת טיטניום וסגסוגת טיטניום מבנה מנוע וכו', בהתאם לשימוש הספציפי של טמפרטורה ודרישות ביצועים לבחירה.

סיווג לפי שימוש ומאפיינים: סגסוגות טיטניום ניתנות לחלוקה נוספת לסגסוגות טיטניום בחוזק נמוך, סגסוגות טיטניום בחוזק בינוני, סגסוגות טיטניום חוזק גבוה, סגסוגות טיטניום חוזק גבוה במיוחד, סגסוגות טיטניום עם סבילות נזק, טיטניום בעל ביצועים גבוהים בעלות נמוכה סגסוגות וכו' כדי לענות על הצרכים של תחומים ויישומים שונים.

סיווג לפי תהליך ייצור: ניתן לחלק סגסוגות טיטניום לסגסוגות טיטניום יצוק, סגסוגות טיטניום מעוותות וסגסוגות טיטניום אבקת, המסווגות לפי טכנולוגיית הייצור והעיבוד הספציפית.

על פי סיווג מבנה החישול: ניתן לחלק סגסוגת טיטניום לסגסוגת טיטניום, + סגסוגת טיטניום וסגסוגת טיטניום ε שלוש קטגוריות, על פי מבנה החישול של החטיבה.

בגלל התכונות המקיפות המצוינות שלה, כגון חוזק גבוה, עמידות טובה בפני קורוזיה ועמידות בחום, סגסוגת טיטניום נמצאת בשימוש נרחב בתעופה, תעופה וחלל, תעשייה כימית, פיתוח ימי ותחומים אחרים. לסוגים שונים של סגסוגות טיטניום יש מאפיינים ויתרונות משלהם כדי לענות על הצרכים של תרחישי יישום שונים.

תגובה מכנית של חומר טיטניום ללחץ או עומס. טמפרטורת הטעינה, קצב העיוות והמדיום הסביבתי משפיעים כולם על התכונות המכניות. המאפיינים המכאניים העיקריים (דה) הם: חוזק תפוקה וחוזק שבר, התארכות, התכווצות פני השטח ועבודת פגיעה, חוזק עייפות וגבול עייפות, קשיחות שבר וקצב צמיחת סדק עייפות ועמידות בזחילה.

חוזק תפוקה (σ0.2) וחוזק שבר (σF) החוזק של טיטניום טהור תעשייתי וסגסוגת טיטניום (de) קשורה לתוכן של אלמנטים של מיקום המעיים (de) [O], [N], [C] ואלמנטים אחרים (de) בחומר, ואלמנטים אלה בדרך כלל משולבים יחד ומצוינים כחמצן שווה ערך [O]eq, אשר מחושב באופן הבא: [O]eq=[O]{{ 3}}[N]+0.75[C](אחוז אטומי). עם העלייה של [O]eq(de), חוזק התפוקה של חומר טיטניום (de) עולה באופן משמעותי. חוזק התפוקה קשור קשר הדוק למבנה המיקרו, לדוגמה, + סגסוגת טיטניום (Ti-6Al-4V) עדין (דה) מבנה איזומטרי (de) חוזק התנובה וחוזק השבר הגבוהים ביותר, יכולים להגיע 1120MPa ו-1505MPa, בהתאמה.

התערובת של פאזה איזומטרית ראשונית ועקיצה עדינה (או גיליון)(de) נקראת מבנה דימורפי, וחוזק השבר שלה (1455MPa) גבוה מזה של איזומטרי גס (de) (0MPa). מבנה אצילי שלם (de)σ0.2 הוא הנמוך ביותר. חוזק השבר של סגסוגות טיטניום מט-יציבות, כגון Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, מושפע מעיוות גלגול קר, טיפול בתמיסה וקצב קירור (de ).

העלייה באנרגיית ההתארכות, ההתכווצות וההשפעה [O]eq מקטינה את ההתארכות של טיטניום בטמפרטורת החדר (de). ל[N](de) יש את ההשפעה הגדולה ביותר, לאחר מכן [O] ולאחר מכן [C]. חישול במשך זמן רב (500 שעות) יכול לגרום להתכווצות פני השטח ולעבודת ההשפעה של טיטניום טהור (דה) תעשייתי להופיע בערך הנמוך ביותר ליד 500 מעלות. ההתארכות בטמפרטורה גבוהה היא בסביבות 500 מעלות, והערך המינימלי מופיע גם. כאשר קצב המתיחה ε הוא 2.7×10-5/s, הביצועים של טיטניום טהור תעשייתי ברורים במיוחד. ההתארכות של טיטניום גביש דק (6μm) בטמפרטורה גבוהה לא ירדה.

ההתארכות או השבר של המבנה האיזאקסיאלי העדין (de) של + סגסוגת טיטניום נכבה על ידי מים לאחר פתרון 4V ב-1088K. ניתן להשרות את השלב לתוך מרטנזיט במהלך דפורמציה, מה שמראה כי אנרגיית ההשפעה של Charpy וקשיחות השבר הדינמית השתפרו משמעותית ב-223K(de). במקביל, התארכות ומתח השבר מוגברים גם הם. ניתן להגדיל את חוזק התפוקה, חוזק השבר וההתארכות של סגסוגות Ti-5Al-2.5Fe ו-Ti-6Al-4V (de) ב-8% ~ 15% ,5% ~ 13% ו-7% ~ 14% בהתאמה על ידי שימוש בתהליך הטיפול החדש במימן.

חוזק עייפות ומגבלת עייפות לטיטניום טהור תעשייתי יש גבול עייפות מוגדר (דה), אשר עולה עם עליית החמצן המקביל ויורד עם התגבשות הדגנים. חוזק העייפות (σN) של Ti-6Al-4V(de) (כלומר, תוחלת החיים של טווח מתח של 107 שבועות (de) תלוי הן במבנה הסגסוגת (de) והן על המדיום הסביבתי (de) במהלך הבדיקה. למבנה שווה-הצירים הגס (de) יש את ה-σN הנמוך ביותר, פחות מ-500MPa, ובתמיסת אוויר ו-3.5% NaCl, למבנה הדו-ממדי (de) יש σN גבוה יותר, עד 650 ~ 700MPa. בסגסוגות טיטניום, תכונות העייפות של דגימות חלקות (de) עם מיקרו-שיווי צירי + מיקרו-מבנה טובות יותר מאלו של מיקרו-מבנה שעבר טרנספורמציה (de), וחיי התחלת סדק העייפות (de) של הראשונים ארוכים יותר. עם זאת, התנגדות התפשטות סדק העייפות של מבנה שעבר טרנספורמציה (דה) גדולה יותר.

קשיחות המתח המטוס של סגסוגת טיטניום (de) קשורה קשר הדוק למבנה המיקרו שלה. ללא קשר לרמת החוזק, קשיחות השבר KIC שנוצרה על ידי עיבוד גבוהה מזו של אותו חוזק (דה) מבנה איסמי, אך ההתארכות המקובלת (de) פגומה. למרות שההרכב של + סגסוגת טיטניום נקבע, בשל חוויית הטיפול בחום השונה (de), היא יכולה להופיע במיקרו-מבנה שונה מאוד (de). למרות שחזק התפוקה כמעט זהה, קשיחות השבר של חומרים בעלי אוריינטציה שונים (de) שונה מאוד. ה-KIC של מבנה גס (de) היה גבוה ב-22% מזה של מבנה עדין (de) בכיוון TL (de) של לוח עבה Ti-6Al-4V. על מנת להשיג איזון נכון בין קשיחות השבר להתארכות קונבנציונלית, ניתן לבצע טיפול בחום לקבלת מבנה דו-מצבי (דה). ההשפעה של מבנה המיקרו של סגסוגת Ti-6Al-4V (de) על מודול דמעות (TR)(de) של צמיחת סדק איטי (de) משמעותית יותר מזו של קשיחות השבר (JIC) )(דה). אם יש שלב מט-יציב בסגסוגת, "מרטנזיט המושרה במהלך דפורמציה מועיל לשיפור קשיחות השבר בטמפרטורה נמוכה יותר (de). קשיחות סגסוגת טיטניום (de) מסוג טיטניום מושפעת ממשקעים 2(Ti3Al) (de), החוזק עולה, וה-KIC יורד.

קשיחות השבר של סגסוגת טיטניום נקבעת בעיקר על ידי (de) phase (de) משקעים מהפאזה. סגסוגת Ti-15-3 מיושנת בטמפרטורה גבוהה ולאחר מכן בטמפרטורה נמוכה, יש גם פאזה גס וגם פאזה עדינה (דה) במבנה המיקרו, והחוזק וקשיחות השבר מאוזנים בצורה משביעת רצון. סגסוגת טיטניום יצוקה Ti-15-3 (de)KIC ו-Ti-6Al-4V מקבילה לסגסוגת טיטניום. שיפור קשיחות השבר (de) של סגסוגת טיטניום הוא גורם מתכתי, והוא גם גורם להפחתת קצב צמיחת סדקי העייפות (da/dN)(de).

התנגדות הזחילה של סגסוגת טיטניום כמעט היא 400 ~ 500 מעלות טמפרטורה גבוהה (de) סגסוגת טיטניום, ועמידות הזחילה הגבוהה ביותר שלה מתקבלת על ידי קירור לטמפרטורת החדר לאחר טיפול בחום באזור הפאזה (de). השימוש בסגסוגות טיטניום (דה) בטמפרטורות גבוהות יותר פוגע בתכונות המכניות שלהן עקב התרחשות של חוסר יציבות מתכות, משקעי Ti3X מסודרים, משקעי סיליקטים והיווצרות שכבת פני שטח עשירה בחמצן.

מה השימוש במתכת טיטניום?
מכיוון שלסגסוגת טיטניום יש גם תאימות טובה לגוף האדם, סגסוגת טיטניום יכולה לשמש גם כעצם מלאכותית. זירקוניום הוא חומר כימי המשמש בתעשיית האנרגיה האטומית וכחומר עמיד בפני קורוזיה בטמפרטורה ובלחץ גבוהים, אך פעילותו בתמיסה שנייה רק ​​לנתרן.

כאחד מיצרני וספקי הטיטניום המובילים בסין במשך 20 שנה, אנו מברכים אותך בחום לקנות טיטניום מתוצרת סין כאן מהמפעל שלנו. כל המוצרים הם עם איכות גבוהה ומחיר תחרותי.