Statws datblygu aloys titaniwm cryfder uchel ac uchel-elastigedd

Statws datblygu aloys titaniwm cryfder uchel ac uchel-elastigedd

Effeithir ar allu dadffurfio elastig deunyddiau metel gan gryfder y cynnyrch a'r modwlws elastig, ac mae'r terfyn elastig (ε0.2) o'r llinell dynion yn llai nag 1 yn gyffredinol%. Mae cryfder aloi titaniwm traddodiadol yn amrywio o 400 o 1500 o APC yn ôl y radd aloi, mae'r modws elastig rhwng 50 a 120 GPa, sy'n llawer is na dur (tua 210 GPa), ac mae'r capasiti dadffurfio elastig tua dwywaith y dur. Mae gan aloi Titanium allu dadffurfio elastig ardderchog oherwydd ei gryfder uchel a'i fodwlws elastig isel, ac mae'n cael ei ddefnyddio'n helaeth yn y maes awyrofod.

Yn y 1950au, defnyddiodd yr Unol Daleithiau bollt aloi ti-6AL-4V titaniwm am y tro cyntaf ar y bomio B-52, gan agor y defnydd o ffasgwyr aloi titaniwm yn y maes awyrofod. Gyda gofynion ysgafnach parhaus awyrofod ac arfau, mae defnyddio aloi ditaniwm ysgafn, cryfder uchel ac uchel mewn ffasgwyr wedi disodli'r 30CrMosia dur traddodiadol yn raddol, gan wella diogelwch a dibynadwyedd yr offer. Ar hyn o bryd α+β a β titaniwm o fath cyntaf, megis Ti-6Al-4V, Ti-3Al-5Mo-4.5V, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al a Ti-15Mo-3Al-2. 7Nb-0.3Si (β 21S), ac ati, y cryfder tynnol yn y bôn yw lefel 1000 MPa.

Ers y 1970au, mae McDonnell Douglas wedi bod yn defnyddio TI-13V-11CR-3AL i weithgynhyrchu chwistrell awyrennau sifil, gan ddisodli dur y gwanwyn a lleihau pwysau 70%. Yn ddiweddarach, dechreuodd Lockheed, Boeing ac Airbus ddefnyddio deunyddiau aloi β-titaniwm i wneud cydrannau'r gwanwyn, megis cloeon offer glanio, dychwelyd hydrolig, a rheoli awyrennau. Aloys nodweddiadol yw Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn a Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C), ac mae eu modwlws elastig tua 104 GPa. Y cryfder tynnol yw 1300 o 1450 MPa.

Brandiau nodweddiadol a ddefnyddir yn Tsieina yw TB2, TB3 a TB5. Ar hyn o bryd, mae α+β a aloys titaniwm β math β ddefnyddir ar gyfer chwistrellu a ffasgwyr yn gyffredinol yn mabwysiadu strwythur dau gam α+β er mwyn cael cryfder uchel. Ar yr un pryd, mae'r modwlws o orndeb (90 o 120 GPa) hefyd yn uwch, gan arwain at eiddo elastig is. Felly, mae'n anodd bodloni gofynion awyrennau datblygedig ar gyfer deunyddiau cryfder uchel ac elastig uchel. Fel deunydd arbennig, mae β aloi Ti-45Nb o'i fath wedi cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn cynhyrchion awyrofod gartref a thramor. Mae gan yr aloi fanteision modwlws elastig isel, plasty da, a ffurfiant gweithio oer da, ond mae'r cryfder, yn enwedig cryfder y cynnyrch, yn isel, ac mae'r eiddo cryfder ac elastig wedi'u paru'n wael.

Ers y 1990au, er mwyn lleihau'r modws elastig o aloys titaniwm meddygol, datblygwyd cyfres o aloys titaniwm β elastig isel, megis Ti-29NB-13Ta-4. 6Zr a Ti-35NB-5Ta- 7Zr, ac ati, i gael gwell eiddo elastig. Fodd bynnag, datblygwyd yr aloi titaniwm hwn ar gyfer y maes meddygol. Mae cryfder aloi titaniwm yn isel, ac mae'n anodd bodloni gofynion cryfder uchel ac elastigedd uchel aloi titaniwm ar gyfer ffasgwyr a chwistrellu awyrennau. Yn 2003, datblygodd Sefydliad Ymchwil Canolog Toyota Japan aloi titaniwm amlswyddogaethol (metel rwber) gydag eiddo cynhwysfawr rhagorol. Y cyfansoddiad nodweddiadol yw ti-23nb -0.7 ta-2zr -1.2 2o (ffracsiwn atomig%). Mae'r aloi'n cael ei gamffurfio gan 90% o rolio oer. Gall y cryfder cefn gyrraedd 1200 MPa, y modwlws elastig yw 55 GPa, a gall y terfyn elastig gyrraedd tua 2.5%. Mae'n dangos paru rhagorol o gryfder uchel ac elastigedd uchel. Mae gan yr aloi elastigedd cyson mewn ystod dymheredd eang.

Mae'r aloi metastable β Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448) a ddatblygwyd gan Sefydliad Deunyddiau Metel Academi Gwyddorau Tsieina hefyd yn dangos eiddo elastig ardderchog, gyda'i modwlws elastig mor isel â 42 GPa a straen elastig mor uchel â 3. 3%. Ar ôl triniaeth sy'n heneiddio, mae ganddi hefyd gryfder uchel ardderchog a chyfatebiad uchel. Cynrychiolwyr nodweddiadol o aloi titaniwm cryfder uchel ac uchel eu gorndeb yw metel Rubber a TI-2448. Mae hyn yn dangos y gall aloys titaniwm gyflawni paru cryfder uchel ac uchel. Mae ei berfformiad rhagorol yn dibynnu ar ddylunio cydrannau dyfeisgar a thechnoleg paratoi briodol.

Nicole