Tá áit uathúil ag cóimhiotail tíotáiniam in ábhair struchtúracha. Ní thairgeann tíotáiniam íon, in ainneoin a fhriotaíocht creimeadh den scoth agus bith-chomhoiriúnacht, ach neart measartha (neart teanntachta thart ar 240-550 MPa). Luíonn claochlú tíotáiniam ó mhiotal íon tráchtála go dtí-ábhar innealtóireachta ardfheidhmíochta- atá in ann 1500+ neart toraidh MPa-go hiomlán ina idirghníomhaíocht le heilimintí cóimhiotail ar fud an tábla peiriadach .
Murab ionann agus cóimhiotail chruach nó alúmanaim, áit a mbíonn meicníochtaí treisithe ag brath go minic ar shraith cúng eilimintí, cuireann tíotáiniam tírdhreach cóimhiotal neamhghnách leathan i láthair. Athraíonn breis agus 60 eilimint go mór cothromaíocht chéim tíotáiniam, cinéitic claochlaithe, agus freagairt mheicniúil. Ní roghnaítear na heilimintí seo go randamach; déantar a róil a chinneadh ag comhoiriúnacht bhunúsach criostalach, struchtúr leictreonach, agus a suíomh i gcoibhneas le tíotáiniam sa tábla peiriadach.
Soláthraíonn an t-alt seo scrúdú córasach ar an gcaoi a gcumasaíonn an teaghlach "comhpháirtí il-eiliminte" seo feidhmíocht "ar-saincheapadh ar éileamh"-ón teaglaim Al-V a dhéanann ceannasaíocht ar fheidhmchláir aeraspáis go breisithe miotail teasfhulangacha ag brú teochtaí seirbhíse thar 600 céim .
An Creat Metallurgical: Cén Fáth a bhFreagróidh Tíotáiniam d'Iomlán Eilimintí
1.1 Claochlú Allotrópach mar Athróg Dearaidh
Eascraíonn solúbthacht tíotáiniam as a chlaochlú allotrópach. Faoi bhun 882 céim , criostalaítear tíotáiniam íon i struchtúr pacáilte gar heicseagánach (HCP), ainmnithe mar -Ti. Os cionn na teochta seo, athraíonn sé go-ciúbach lárnaithe (BCC) -Ti .
Athraítear an teocht chlaochlaithe seo-agus cobhsaíocht gach céime-go mór trí bhreiseanna cóimhiotalaithe. Leathnaíonn gnéithe a ardaíonn an -teocht thrasnach réimse na céime -agus tugtar -cobhsaitheoirí orthu. Leathnaítear réimse na céime -d’eilimintí a luann an -teocht trasus agus tugtar -cobhsaitheoirí orthu . Is beag tionchar a bhíonn ag tríú catagóir, eilimintí neodracha, ar theocht an chlaochlaithe.
Cumasaíonn an creat cobhsaíochta céime seo innealtóireacht mhicreastruchtúr thar ilscálaí: méid gráin phríomhúil, tiús lath tánaisteach, moirfeolaíocht gránach, agus dáileadh na gcomhdhúile idirmhiotalacha.
1.2 An Córas Aicmithe
Bunaithe ar a n-idirghníomhaíocht le claochlú allotrópach tíotáiniam, roinntear na heilimintí cóimhiotail ina gceithre chatagóir fheidhmiúla:
| Catagóir | Eilimintí |
Éifeacht ar -Transus |
Raon Tiúchan tipiciúil |
| -cobhsaitheoirí | Al, Ga, Ge, B, O, N, C | Méadú |
l: 2–7 wt%; O: 0.1–0.3 wt% |
| -cobhsaitheoirí (isomorphous) | Mo, V, Nb, Ta, W | Laghdú |
V: 2–15 wt%; Nb: 10–40 wt% |
| -cobhsaitheoirí (eutectoid) | Fe, Cr, Ni, Cu, Si, H | Laghdú |
V: 2–15 wt%; Nb: 10–40 wt% |
| Eilimintí neodracha | Zr, Hf, Sn | Athrú íosta |
Zr: 1–8 wt%; Sn: 2–5 wt% |
Léiríonn Fíor 1 na saintréithe léaráide céime dénártha do gach catagóir, ag taispeáint an chaoi a ndéanann breisithe cóimhiotalaithe teorainneacha na gcéimeanna a athmhúnlú agus torthaí micreastruchtúracha éagsúla a chumasú.
-Cobhsaitheoirí: An Strength and Oxidation Foundation
2.1 Alúmanam: An Neartaitheoir Uilíoch
Is é alúmanam an eilimint chóimhiotail is mó a úsáidtear i tíotáiniam, agus é i láthair i mbeagnach gach cóimhiotal tráchtála ó Ti-6Al-4V go neas-chóimhiotail ardteochta. Eascraíonn a cheannasacht ó ranníocaíochtaí iolracha:
· Neartú ar thuaslagán soladach: thuaslagann Al go fabhrach sa chéim -, ag áitiú suíomhanna ionadacha laistigh den laitís HCP. Táirgeann sé seo dhá éifeacht neartúcháin: (1) saobhadh laitíse méadú ar fhriotaíocht do ghluaisne díláithrithe, agus (2) modhnú ar an -fuinneamh locht cruachta chéim.
· Laghdú dlúis: Ag 2.7 g/cm³, íslíonn Al dlús cóimhiotal go suntasach. Laghdaíonn gach suimiú 1 wt% Al dlús de thart ar 1.5%, buntáiste ríthábhachtach d'fheidhmchláir aeraspáis nuair a éilíonn neart sonrach dearadh comhpháirte.
·Acmhainn ordaithe: Ag comhchruinnithe níos mó ná thart ar 8 wt%, cuireann Al chun cinn foirmiú deascán ordaithe ₂ (Ti₃Al). Cé gur féidir leo seo an cóimhiotal a bhrabú má dháiltear go garbh é, cuireann deascadh rialaithe cosáin neartaithe breise ar fáil.
Obair le déanaí le Huang et al. léirigh go n-athraíonn breisithe Al iompar díláithrithe tíotáiniam go bunúsach. I gcóimhiotail dhénártha Ti-6Al, seachnaíonn Al nascadh dífhoirmithe agus modhnaítear an strus lomadh réitithe criticiúil (CRSS) do chórais ilshleamhnáin. Tagann comhbhabhtáil leis an neartú seo: cé go méadaíonn láidreacht an toraidh, is gnách go laghdaítear insínteacht agus déine tionchair.
2.2 Neartaitheoirí Interstitial: Ocsaigin, Nítrigin, Carbón
Áitíonn ocsaigin, nítrigin, agus carbóin suíomhanna idir-rannacha laistigh den laitís tíotáiniam, rud a tháirgeann neartú thar a bheith éifeachtach ag tiúchan íseal. Méadaíonn gach 0.1 wt% O neart an toraidh thart ar 150–200 MPa.
·Ocsaigin: Mar an interstitial is coitianta, is deis neartaithe agus imní éillithe é O. Cobhsaíonn ocsaigin an -chéim, ardaíonn sé an -teocht trasus, agus cuireann sé neartú substaintiúil ar thuaslagán soladach. Mar sin féin, má sháraíonn sé thart ar 0.3–0.4 wt% O, spreagann sé breabú tromchúiseach trí mheicníochtaí dífhoirmithe insínte a shochtadh.
·Nítrigin: Rinne dul chun cinn le déanaí ról N a athmhachnamh. Tá Zhang et al. léirigh sé gur féidir le breisiúcháin N rialaithe (0.17–0.40 wt%) in éineacht le hinnealtóireacht teorann gránach teaglaim insínteachta láidreachta eisceachtúla a tháirgeadh. Bhain a gcóimhiotal Ti-1800 (Ti-4.1Al-2.5Zr-2.5Cr-6.8Mo-0.17O-0.10N) neart toraidh 1800 MPa amach trí struchtúr ordlathach deascán bunscoile, tánaisteach , agus ultrafine -Widmanstätten.
·Carbóin: Cuireann breisithe 0.05–0.2 wt% C foirmiú TIC chun cinn. Feidhmíonn na cairbídí seo dhá fheidhm: (1) teorainneacha grán a phionadh le linn próiseála ardteochta, an micreastruchtúr deiridh a scagadh, agus (2) feidhmiú mar shuíomhanna núiclithe ilchineálacha le haghaidh deascadh. Léiríonn an microstructure a eascraíonn as gráinní míne agus treoshuímh lath níos randamach.
2.3 Bórón: Gníomhaire Mínghlanta Gráin
Táirgeann micrea-chóimhiotal le B (0.01–0.2 wt%) guairneáin TIB a bheachtú go substaintiúil ar mhéid an ghráin a bhí ann roimhe seo. I gcóimhiotail TA6.5, rinne 0.2 wt% B an micreastruchtúr a chlaochlú ó Widmanstätten garbh go ciseán scagtha-moirfeolaíocht fhí, ag laghdú méid an choilíneachta agus ag feabhsú -teocht an tseomra agus airíonna teanntachta 650 céim araon .
Ag leanúint ar aghaidh...
