1. 5. klassi titaanisulami kasutustemperatuuri vahemik
5. klassi titaanisulam omavad stabiilseid mehaanilisi omadusi ja mikrostruktuurilist terviklikkust kindlaksmääratud temperatuuriaknas ning selle kasutustemperatuur jaguneb tavaliselt pikaajaliseks pidevaks tööks ja lühiajaliseks tippteenistuse stsenaariumideks.
(1) Pikaajaline pidev töötemperatuur
Rakenduste jaoks, mis nõuavad stabiilset jõudlust pikema aja jooksul (nt 10,000+ tundi pidevat töötamist), on soovitatav maksimaalne pikaajaline töötemperatuur 315 kraadi (600 kraadi F). Sellel temperatuuril jääb sulami kahefaasiline + mikrostruktuur termiliselt stabiilseks, ilma faasi märkimisväärse jämeduseta ega roomamiskindluse halvenemiseta. See suudab säilitada rohkem kui 80% oma toatemperatuuril kasutatavast tõmbetugevusest ja säilitada usaldusväärset väsimusjõudlust, mistõttu sobib see konstruktsioonikomponentide jaoks kosmose-mandellides, tööstuslikes kompressorites ja laevaseadmetes, mis töötavad mõõduka termilise koormuse all.
(2) Lühiajaline tippteenistuse temperatuur
Stsenaariumide korral, mis hõlmavad vahelduvat kõrge temperatuuriga kokkupuudet (nt mööduvad termilised hüpped kosmosemootorites või väljalaskesüsteemides), talub 5. klassi titaanisulam lühiajalist kasutamist temperatuuril kuni 400–450 kraadi (752–842 kraadi F). 400 kraadi juures säilitab see siiski piisava tõmbetugevuse (umbes 520 MPa 1000 tunni pärast) ja roomamiskindluse, et täita mittekriitiliste kõrge temperatuuriga komponentide jõudlusnõudeid. Pikaajaline kokkupuude üle 400 kraadi kiirendab aga faasi jämestumist, mille tulemuseks on tugevuse ja plastilisuse kiire langus ning roomamise deformatsiooni ja mikrostruktuuri ebastabiilsuse oht. Seetõttu ei soovitata kasutada 450 kraadist kõrgemaid temperatuure ühegi kasutusaja jooksul, kuna see kahjustab sulami jõudlust pöördumatult.
2. 5. klassi titaanisulami kuumtöödeldavus
5. klassi titaanisulam on kuumtöödeldav + sulam ja selle mehaanilisi omadusi saab lahustöötluse ja vananemisprotsesside (STA) abil oluliselt parandada. Kahefaasilise sulamina toetub selle kuumtöötlusmehhanism tugevuse, kõvaduse ja elastsuse reguleerimiseks maatriksis sademete ja faasi jaotumise reguleerimisele.
(1) Kuumtöötluse põhiprotsess: lahusega töötlemine + vanandamine (STA)
Lahuse töötlemine: sulamit kuumutatakse temperatuurini 940–955 kraadi (üle + transuse temperatuuri, kuid alla täieliku transuse), hoitakse piisavalt aega legeerelementide lahustamiseks ja mikrostruktuuri homogeniseerimiseks, millele järgneb kiire karastamine (nt veega või õliga jahutamine), et säilitada üleküllastunud metastabiilne tahke lahus.
Vananemistöötlus: karastatud sulamit kuumutatakse uuesti 480–600 kraadini ja hoitakse mitu tundi. Selle protsessi käigus moodustuvad peened ühtlaselt hajutatud sademed ja kasvavad maatriksis, mis on peamine tugevdav mehhanism.
(2) Kuumtöötluse mõju omadustele
Pärast STA-töötlust saab 5. klassi titaanisulami tõmbetugevust suurendada lõõmutatud olekust (ligikaudu 900 MPa) 1100–1300 MPa-ni ja voolavuspiir võib ulatuda 1000–1200 MPa-ni, elastsuse (6–10%) pisut vähenemisega. Seda ülitugevat olekut kasutatakse laialdaselt suure koormusega rakendustes, nagu kosmosesõidukite kinnitusdetailid, turbiinilabad ja meditsiinilised implantaadid. Lisaks STA-le on tavalised kuumtöötlusprotsessid lõõmutamine (700–785 kraadi) ja pinge leevendamine (480–650 kraadi). Lõõmutamine parandab plastilisust ja töödeldavust, samas kui pinge leevendamine vähendab valmistamisel või keevitamisel tekkivaid jääkpingeid.
Kokkuvõtteks võib öelda, et 5. klassi titaanisulami pikaajaline kasutustemperatuur on 315 kraadi ja lühiajaline tipptemperatuur 400–450 kraadi ning seda saab tõhusalt tugevdada lahuse töötlemise ja vananemisega, muutes selle ideaalseks materjaliks suure jõudlusega rakenduste jaoks, mis nõuavad tugevuse, temperatuurikindluse ja töödeldavuse tasakaalu.
