1. Titaanisulamite väsimustugevus
Titaanisulami väsimustugevuse põhiomadused
Lõõmutatud Ti-6Al-4V (kõige üldlevinud titaanisulam) puhul on toatemperatuuri väsimustugevus (10⁷ tsükli juures, R=-1, kus R on minimaalse ja maksimaalse pinge pingesuhe) vahemikus300-400 MPa, kus mõned kuumtöödeldud variandid- ulatuvad 450–500 MPa-ni. See on oluliselt kõrgem kui 304 roostevaba terase (≈170 MPa) ja 6061-T6 alumiiniumi (≈90 MPa) puhul samades katsetingimustes, mistõttu on Ti-6Al-4V ideaalne kõrgtsükli väsimuse (HCF) rakenduste jaoks.
Tugevate -titaanisulamite (nt Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-5Al-2,5Sn) väsimustugevus võib lahusega töödeldud ja vanandatud (STA) olekus ületada 500 MPa, kuna nende peensadenemise faasid takistavad nende mikrostruktuuri dislokatsiooni liikumist.
Kahe-faasi (+) sulamid (nt Ti-6Al-4V): Nende tasakaalustatud / mikrostruktuur tagab optimaalse väsimuskindluse. -faas suurendab tugevust ja vastupidavust pragude levimisele, samas kui -faas suurendab elastsust ja pärsib pragude teket. Üle -vananemine või liigne külmtöötlemine võib aga -faasiosakesi karmistada või tekitada jääkpingeid, vähendades väsimustugevust 10–20%.
sulamid (nt Ti-5Al-2,5Sn): Nendel sulamitel on tänu stabiilsele HCP -faasilisele mikrostruktuurile suurepärane madala-tsükliväsimise (LCF) jõudlus ja LCF eluiga (Δσ/2=500 MPa juures) ületab 10⁴ tsüklit. Neid kasutatakse laialdaselt madalal{5}}temperatuurilistes kosmosekomponentides.
sulamid (nt Ti-10V-2Fe-3Al): Täielikult BCC -faasistruktuuriga sulamid pakuvad suurt vastupidavust väsimuspragude kasvule (da/dN ≈ 10⁻⁸ m/tsükkel ΔK=20 MPa·m¹/²) ja sobivad komponentide jaoks dünaamiliste ja suure koormuse tingimustes (nt helikopteri rootori võll).
Söövitava keskkonna väsimus (CAF): Merevees või kloriidi{0}}sisaldavas keskkonnas säilitavad titaanisulamid palju parema väsimuse kui teras või alumiinium, kuna nende passiivne oksiidkile hoiab ära korrosiooni{1}}indutseeritud pragude tekkimise. Ti-6Al-4V väsimustugevus merevees väheneb vaid 5–10% (≈350 MPa 10⁷ tsükliga), samas kui roostevaba teras 304 langeb punktkorrosiooni tõttu 50%.
Pinna seisundi tundlikkus: Pinnadefektid (nt töötlemisjäljed, mikropraod) ja vesiniku saastumine on peamised väsimustõrke vallandajad. Haavelpuhastus või anodeerimine võib suurendada väsimustugevust 20–30%, tekitades survejääkpingeid ja suurendades pinna passivatsiooni. Seevastu vesiniku rabestumine võib vähendada väsimuse eluiga kuni 50%, soodustades graanulitevaheliste pragude kasvu madalatel temperatuuridel.
Krüogeensetel temperatuuridel (nt -196 kraadi) suureneb Ti-6Al-4V väsimustugevus kuni450-500 MPatänu täiustatud aatomisidemele ja dislokatsiooni liikuvuse vähenemisele, ilma väsimuskäitumise elastsuseta -haprale üleminekule.
Kõrgendatud temperatuuril (kuni 300 kraadi) püsib selle väsimustugevus üle 250 MPa (10⁷ tsüklit), kuid üle 400 kraadi põhjustavad oksüdatsioon ja terapiiride pehmenemine kiire languse (500 kraadi juures kaotavad 30–40% toatemperatuuri väsimustugevusest).
2. Titaanisulamite roomamisomadused
Titaanisulami libisemisvõime põhiomadused
+ sulamid (nt Ti-6Al-4V): nende maksimaalne pikaajaline{0}}roomamistemperatuur on300-350 kraadi. 300-kraadise ja 200 MPa pinge juures on püsiseisundi roomekiirus väiksem kui 10⁻⁸ s⁻¹ või sellega võrdne ja roomedeformatsioon on alla 0,1% pärast 10 000-tunnist kokkupuudet -piisav õhusõiduki konstruktsioonikomponentide ja alamkompressori õhusõiduki komponentide jaoks. Üle 400 kraadi kiireneb roomamiskiirus järsult (üle 10⁻⁶ s⁻¹ 450 kraadi / 200 MPa juures) -faasi jämenemise ja terapiiride libisemise tõttu.
sulamid (nt Ti-5Al-2,5Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo): nendel sulamitel on titaanisulamite seas kõrgeim roomamiskindlus ja nende pikaajaline -kasutustemperatuur on400-500 kraadi. Näiteks Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 450 kraadi ja 250 MPa juures on püsiseisundi roomekiirus 5 × 10⁻⁹ s⁻¹ või sellega võrdne ja purunemisaeg ületab 100 000 töötundi, mis muudab selle sobivaks kõrgel õhutemperatuuril kasutatavate osade jaoks.
sulamid: nende roomamistakistus on madalam kui ja + sulamitel, mille maksimaalne kasutustemperatuur on 300–350 kraadi, kuna BCC -faasil on suurem aatomi liikuvus ja see kaldub pikaajaliste pingete korral roomama deformatsioonile.
Madalatel temperatuuridel (<400°C) and high stresses, creep is dominated by nihestus ronida ja libisemafaasis -, kusjuures -faas toimib dislokatsiooni liikumise takistusena (suurendab roomamiskindlust kahefaasilistes-sulamites).
At high temperatures (>450 kraadi),terapiiride libisemine ja difusioonlibiseminesaada domineerivaks. peente ühtlaselt jaotunud terade ja tahkete -lahus-tugevdatud elementidega (Al, Sn, Zr) sulamid takistavad tõhusalt terapiiride libisemist, seega on nende suurepärane kõrge -temperatuuri roomevõime.
Kuumtöötlus mängib kriitilist rolli: lahusega töötlemine, millele järgneb + sulamite vanandamine (STA), sadestab -maatriksis peened -faasiosakesed, mis fikseerivad nihestused ja vähendavad roomamiskiirust 50–70% võrreldes lõõmutatud olekuga.
Oksüdeerivas keskkonnas pärsib titaanisulamitele (eriti suure Al-sisaldusega) tiheda TiO₂-Al₂O₃ passiivse kile moodustumine hapniku difusiooni ja vähendab roomamishaprust. Kuid temperatuuril üle 550 kraadi muutub oksiidkile poorseks, võimaldades hapnikul maatriksisse tungida ja moodustada rabeda "alfa korpuse", mis kiirendab roomamist.
Vesinikku{0}}sisaldavates keskkondades suurendab vesiniku neeldumine roomamiskiirust, soodustades dislokatsiooni liikuvust ja graanulitevahelist pragunemist, piirates titaanisulamite roomamisiga sellistes keskkondades 20–30%.
