Titaansulamid on täiustatud kerged materjalid, mis on paljude kriitiliste rakenduste jaoks hädavajalikud. Titaanitööstuse alustalaks on - titaansulamid, mis on sõnastatud legeerimise kaudu, mis stabiliseerivad ja faase. Meie töö keskendub kahe kõige võimsama stabiliseeriva elemendi kasutamisele ja tugevdajale - titaansulamitele, hapnikule ja rauale, mida on hõlpsasti rikkalik. Kuid hapniku omavärava mõju kirjeldas kõnellikult kui 'krüptoniiti titaanile, ja raua mikrosegregatsioon on takistanud nende kombinatsiooni tugevate ja elastsete - titaan -hapniku - raudsulamite tekkeks. Siin integreerime sulami disaini lisaainete tootmise (AM) protsessi kujundamisega, et näidata rida titaan -hapniku -roomakompositsioone, millel on silmapaistvad tõmbeomadused. Selgitame nende omaduste aatomiskaala päritolu, kasutades erinevaid iseloomustusmeetodeid. Hapniku ja raua arvukus ning AM-i netokujuliste või lähivõrgude tootmise protsessi lihtsus-titaan-oksügeen-raudsulamid, mis on atraktiivsed mitmesuguste rakenduste jaoks. Lisaks pakuvad nad lubadusi tööstusliku käsna titaani või käsna titaan-oksügeeni-tööstusliku tööstusliku jäätmetoote kasutamiseks. Energiamahuka käsnaga titaanitootmise süsiniku jalajälje vähendamiseks on oluline majanduslik ja keskkonnaalane potentsiaal märkimisväärne.
Enamikul tööstuslikest titaanist (TI) sulamitel on mikrostruktuurid, mis põhinevad Ti kahel põhifaasil, kuusnurksel tihedalt pakitud (HCP) ja kehakeskne kuup (BCC). Esindatud Ti -6Al - 4V (WT% kasutatud kogu vältel, kui see pole täpsustatud), - Ti sulamid on Ti Industry 1,2 selgroog. Need võivad moodustada mikrostruktuure, mis koosnevad lamellist-lähedaste orienteerumissuhtega, võrdsustatud ja või globaalsete lamellide vahel. Kõigil neil mikrostruktuuridel on eeliseid ja puudusi, mis muudavad - TI sulamid mitmekülgsete tööstuslike rakenduste jaoks mitmekülgsed. Nendest on tavaliselt rakendatud lamellaarset mikrostruktuuri.
Küsimus O kui TI peamise faasi stabilisaatoriks on selle omaksvõtu efekt, mis on tingitud tugevast interaktsioonist deformatsiooni ajal nihestustega. Lisaks muudab O faasi tasakaal, soodustades omakspüügi moodustumist2-faas (Ti3Al). Need piirangud on viinud järgmiste empiiriliste disainireegliteni tööstuslike Ti -sulamite jaoks: Al + 10 (o + c + 2 n) + 1\/3Sn + 1\/6zr< 9.0% . For Ti–6Al–4V, this design rule requires less than 0.12% O at 0.05% N and 0.08% C, which was relaxed to 0.13% O for Grade 23 Ti–6Al–4V and 0.20% O for Grade 5 Ti–6Al–4V. Following this rule, a lower Al content allows for a higher O content. Indeed, the latest industrial α–β Ti alloy ATI 425 (Ti–4.5Al–3V–1.8Fe–0.3O), allows 0.3% O maximum because of its lower Al content, for which the above empirical rule accepts a maximum of 0.31% O. If no Al is included, this rule allows a maximum of 0.72% O.
Ti -faasi stabilisaatorite jaoks on rohkem võimalusi, kõige tõhusam ja odavam. Lisaks on FE teine kõige kergem faasi stabilisaator. Selle kasutamist on siiski piiranud Fe -stabiliseeritud liblikate moodustumine valuploki tahkestamise ajal (kuni sentimeetrite suurusega; täiendav märkus 1), mis võib märkimisväärselt mõjutada mehaanilisi omadusi. Seetõttu piirdub Fe kasutamine tavaliselt umbes 2% -ga tööstuslikes sulamites, näiteks ATI 425 ja Ti - 10V - 2FE - 3AL.
