Al, V, Nb, Ta… Multi-Element Partner Atlas de Chóimhiotail Tíotáiniam: Conas a Bhaineann 60+ Elements Feidhmíocht Ar Éileamh-Saincheapadh ar Éileamh?(Ⅱ)

Comhroinneann cobhsaitheoirí β isomorfacha struchtúr criostail BCC tíotáiniam agus taispeánann siad intuaslagthacht iomlán soladach sa chéim β-. Is iad na heilimintí seo-Mo, V, Nb, Ta, W-an cnámh droma α+β agus β-cóimhiotail tíotáiniam.

V is the classic β-stabilizer in Ti-6Al-4V, the most widely used titanium alloy accounting for >50% den tomhaltas tíotáiniam domhanda. Laghdaíonn breisiúcháin V de 4 wt% an β-trasas go leor chun dhá mhicreastruchtúr dhá chéim a chumasú a bhfuil thart ar 10–50% β ag teocht an tseomra .

Soláthraíonn V roinnt feidhmeanna ríthábhachtacha:

β coinneáil: Cumasaíonn sé rialú microstructural trí chóireáil teasa

Neart gan embrittlement: Murab ionann agus neart interstitial, coinníonn V insínteacht agus ag cur le neartú tuaslagáin soladach

Infheictheacht: Tugann an micreastruchtúr dhá phas an chothromaíocht optamach idir inoibritheacht te agus airíonna meicniúla deiridh

Tá Mo tuairim is dhá uair chomh héifeachtach le V chun an chéim β a chobhsú, arna chainníochtú trí choincheap na coibhéise moluibdín ([Mo]eq). Soláthraíonn gach 1 wt% Mo β-cumhacht chobhsaithe atá comhionann le thart ar 2 wt% V .

Rialú céime: I gcóimhiotail cosúil le Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si (a úsáidtear le haghaidh dúntóirí aeraspáis ard-neart), cuireann Mo ar chumas β-choinneáil iomlán ar múchadh, agus deascadh α rialaithe ina dhiaidh sin le linn dul in aois .

Friotaíocht chreimeadh: Feabhsaíonn breisithe Mo éighníomhacht i dtimpeallachtaí aigéadacha a laghdú. Ti-Cruthaíonn cóimhiotail Mo scannáin éighníomhacha ina bhfuil MoO₃ measctha le TiO₂, ag soláthar cobhsaíochta níos fearr i réitigh HCl i gcomparáid le tíotáiniam neamhchóimhiotail .

Dul chun cinn le déanaí: Zhang et al. léirigh go mbaineann Mo-ina bhfuil cóimhiotail le breisithe N rialaithe airíonna eisceachtúla amach trí struchtúir ilchineálacha lamella. Bhain a gcóimhiotal Ti-2.8Cr-4.5Zr-5.2Al-0.4N amach neart toraidh 1532 MPa le fadú aonfhoirmeach 10.2% agus é suite i measc na gcomhcheangail is fearr a tuairiscíodh do chóimhiotail tíotáiniam .

Tá feiceálacht bainte amach ag Nb agus Ta i bhfeidhmchláir bhithleighis ina bhfuil bith-chomhoiriúnacht fhadtéarmach riachtanach. Murab ionann agus V, a ardaíonn imní cíteatocsaineachta, tá Nb agus Ta támh go fiseolaíoch.

Dearadh modúil íseal: Cumasaíonn breisithe nb cóimhiotail β-tíotáiniam le modúil leaisteacha faoi bhun 50 GPa-ag druidim le cnámh de 10–30 GPa agus i bhfad faoi bhun an 110 GPa de Ti-6Al-4V. Léiríonn cóimhiotail Ti-35Nb-7Zr-5Ta an cur chuige seo, ag comhcheangal Nb le Zr agus Ta chun sciath strus a laghdú in ionchlannáin ortaipéideacha.

Feabhsú scannán éighníomhach: Ionchorpraíonn ocsaídí Nb agus Ta isteach sa scannán éighníomhach dromchla, ag méadú a chobhsaíochta agus a fhriotaíocht creimeadh. I dtimpeallachtaí ina bhfuil clóiríd, léiríonn scannáin éighníomhacha modhnaithe dlús pointe laghdaithe agus friotaíocht feabhsaithe in aghaidh miondealaithe logánta .

Staidéir córasacha le déanaí ag Gautier et al. scrúdaíodh breisithe W, Ta, agus Hf d'fheidhmchláir ardteochta. Tar éis nochtadh 5000 h ag 650 ° C san aer, léirigh W an laghdú is suntasaí i cinéitic ocsaídiúcháin .

Meicníocht: Cothaíonn W foirmiú TI₂N ag an gcomhéadan ocsaíd/miotail, rud a chruthaíonn ciseal saibhir nítrigine a laghdaíonn díscaoileadh ocsaigine isteach sa bhulc-chóimhiotal. D’fheidhmigh an cóimhiotal trínártha Ti-10Al-2W (ag%) níos fearr ná an cóimhiotal ardteochta tráchtála Ti6242S i friotaíocht ocsaídiúcháin.

Trádáil-as: Tá W dlúth (19.3 g/cm³), agus má dhéantar breisiúcháin throma a dhiúltú, buntáiste dlúis an tíotáiniam. Is é an dúshlán ná íostiúchan a aithint (go hiondúil<2 wt%) that provide oxidation benefits without unacceptable weight penalties.

Déanann eutectoid-dúile foirmithe{{1}Fe, Cr, Ni, Cu, Si{-an β{-trasus a laghdú freisin ach tá siad éagsúil le cobhsaitheoirí iseamorfacha ina gcumas comhdhúile idirmhiotalacha a fhoirmiú trí dhianscaoileadh eotectoideach.
 

Is cobhsaitheoir β cumasach agus neamhchostasach é Fe. Cuireann a ráta idirleata tapa ar chumas freagra tapa ar chóireáil teasa, ach cuireann sé deighilt chun cinn le linn soladaithe freisin. Teastaíonn próiseáil chúramach ina bhfuil cóimhiotail chun β-scagadh-réigiúin logánta β saibhrithe a sheachaint a tháirgeann airíonna meicniúla neamh-éide .
 

Tá breisiúcháin Si de 0.1–0.5 wt% caighdeánach i gcóimhiotail atá gar do-α-(m.sh., Ti-6242S, IMI 834). Tugann Si dhá bhuntáiste:

Neartú tuaslagáin soladach: Cuireann Si i dtuaslagán bac ar dhreapadh díláithrithe ag teochtaí ardaithe

Frasaíocht shilicíde: deascann mín (Ti,Zr)₅Si₃ teorainneacha grán bioráin agus fo-teorainneacha, rud a chuireann moill ar dhífhoirmiú sléibhe

Obair le déanaí le Gautier et al. dheimhnigh Si, in éineacht le heilimintí teasfhulangacha, feabhsuithe sineirgisteacha ar fhriotaíocht shreapán agus ocsaídiúcháin ag 600–650°C .
 

Bíonn tionchar íosta ag Zr, Hf, agus Sn ar β-teocht trasus ach soláthraíonn siad neartú substaintiúil ar thuaslagán soladach i gcéimeanna α agus β araon.

Tá Zr inathraithe go hiomlán le Ti i gcéimeanna α agus β araon-tréith uathúil a eascraíonn as a seasaimh i nGrúpa IVB den tábla peiriadach. Cumasaíonn an tuaslagthacht iomlán seo:

Neartú gan éagobhsaíocht chéim: Méadaíonn breisithe Zr neart trí mheicníochtaí réitigh soladacha gan athrú cothromaíochta céime, rud a shimplíonn dearadh cóimhiotail.

Feabhsú creimthe: I dtimpeallachtaí mara, cruthaíonn Zr scannáin éighníomhacha níos cobhsaí. Ionchorpraíonn ZrO₂ isteach sa chiseal TiO₂, ag laghdú tiúchan na bhfolúntas ocsaigine agus ag feabhsú friotaíocht in aghaidh ionsaí clóiríd.

Torthaí le déanaí: Léirigh staidéir ar chóimhiotail Ti575 (Ti-5Al-7.5V-0.5Si) a rinne comparáid idir breisithe Mo agus Zr, cé go soláthraíonn Zr níos lú scagtha α ná Mo, cuireann sé deascadh silicíde chun cinn trí bhacainní núiclithe a laghdú.

Soláthraíonn Sn neartú réitigh soladach gan athrú suntasach a dhéanamh ar chobhsaíocht chéim. I gcóimhiotail ardteochta (Ti-6242, Ti-1100), cuireann Sn leis an bhfriotaíocht scealptha trí éifeachtaí tuaslagáin soladacha agus trí iompar deascadh silicíde a mhodhnú.

   Ag leanúint ar aghaidh...

Déan teagmháil anois