عملکرد مکانیکی پردازش تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم!

استحکام کششی تیتانیوم خالص 265-353 مگاپاسکال و آلیاژ تیتانیوم عمومی 686-1176 مگاپاسکال است که اکنون به 1764 مگاپاسکال می رسد. استحکام آلیاژ تیتانیوم برابر با استحکام بسیاری از فولادها است، اما بسیار بهتر از آلیاژ تیتانیوم است. استحکام ویژه در اینجا به قدرت داده ها تقسیم بر چگالی ظاهری آن اشاره دارد که به عنوان نسبت وزنی مقاومت نیز شناخته می شود. واحد بین المللی مقاومت ویژه (N/m2)/(kg/m3) یا N · m/kg است. نسبت مقاومت کششی داده ها به چگالی ظاهری داده ها را استحکام ویژه می گویند. نسبت استحکام به چگالی در نقطه ترک خوردگی.

مقاومت فشاری تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم نباید کمتر از مقاومت کششی آنها باشد. استحکام تسلیم فشاری و استحکام تسلیم کششی تیتانیوم خالص صنعتی تقریباً برابر است، در حالی که مقاومت فشاری آلیاژهای Ti-6Al-4V و Ti-5Al-2.5Sn کمی بالاتر از مقاومت کششی است. مقاومت برشی به طور کلی 60% - 70% مقاومت کششی است. استحکام تسلیم ورق تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم 1.2-2.0 برابر استحکام کششی است.

در جو معمولی جو، دوام تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم پس از پردازش و بازپخت (0.5-0.65) برابر استحکام کششی است. هنگامی که 107 آزمایش خستگی در شرایط ناچ (Kt{3}}) انجام شد، استحکام استقامت Ti-6Al-4V آنیل شده 0.2 برابر استحکام کششی بود.

سختی تیتانیوم خالص صنعتی فرآوری با خلوص بالا معمولاً کمتر از 120HB است و سختی سایر تیتانیوم پردازش با خلوص 200-295HB است. سختی ریخته گری تیتانیوم خالص 200-220HB است. مقدار سختی آلیاژ تیتانیوم در شرایط آنیل 32-38HRC است که معادل 298-349HB است. سختی آلیاژ ریخته گری Ti-5Al-2.5Sn و Ti-6Al-4V 320HB و سختی ریخته گری Ti-6Al-4V با ناخالصی کم 310HB است.

مدول الاستیک کششی تیتانیوم خالص تجاری 105-109 گیگا پاسکال است و بیشتر آلیاژهای تیتانیوم در شرایط بازگشت 110-120 گیگا پاسکال است. آلیاژ تیتانیوم سخت شده دارای مدول الاستیک کششی کمی بالاتر از آلیاژ تیتانیوم آنیل شده است و مدول الاستیک فشاری برابر یا بیشتر از مدول الاستیک کششی است. اگرچه سختی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم بسیار بیشتر از آلیاژهای آلومینیوم و آلومینیوم است، اما تنها 55 درصد سختی آهن است. مدول الاستیک ویژه آلیاژ تیتانیوم معادل آلیاژ آلومینیوم است که فقط از بریلیم، مولیبدن و برخی سوپرآلیاژها پایین تر است.

مدول پیچشی یا برشی تیتانیوم خالص تجاری 46 گیگا پاسکال و مدول برشی آلیاژ تیتانیوم 43-51 گیگا پاسکال است.

به منظور بهبود استحکام آلیاژهای تیتانیوم، افزودن عناصر خالی اثرات مضری بر مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی ترک خوردگی آلیاژها خواهد داشت. با توجه به انواع و شرایط مختلف آلیاژهای تیتانیوم، مقاومت بریدگی چارپی در فرآوری تیتانیوم خالص صنعتی 15{8}}54J/cm2 و میزان ریخته گری 4-10J/cm2 است. قدرت ضربه آلیاژ تیتانیوم در شرایط آنیل شده 13-25.8J/cm2 است و شرایط پیری کمی کمتر است. قدرت ضربه شارپی V-notch آلیاژ Ti-5Al-2.5Sn در شرایط ریخته گری 10J/cm2 و آلیاژ Ti-6Al-4V 20-23J/cm2 است. هرچه میزان اکسیژن کمتر باشد، این مقدار بیشتر است.

بسیاری از آلیاژهای تیتانیوم دارای چقرمگی ترک بسیار بالایی هستند یا می توانند به خوبی در برابر انتشار ترک مقاومت کنند. آلیاژ آنیل شده Ti-6Al-4V یک ماده عالی برای مقاومت است. هنگامی که ضریب غلظت بریدگی Kt=25.4 میلی متر است، نسبت استحکام کششی بریدگی به استحکام کششی غیر بریدگی بیشتر از 1 است.

آلیاژهای تیتانیوم هنوز می توانند عملکردهای خاصی را در دماهای بالا انجام دهند. آلیاژهای تیتانیوم صنعتی عمومی می توانند در دمای 540 درجه به عملکرد مفید خود پایبند باشند، اما فقط برای مدت کوتاهی قابل استفاده هستند. محدوده دما برای استفاده طولانی مدت 450-480 درجه است. آلیاژ تیتانیوم مورد استفاده در 600 درجه توسعه یافته است. به عنوان داده موشک، آلیاژ تیتانیوم را می توان در 540 درجه برای مدت طولانی و 760 درجه برای مدت کوتاهی استفاده کرد.

مواد تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم همچنان می‌توانند به عملکردهای مکانیکی اولیه خود در دمای پایین و دمای فوق{0}پایین پایبند باشند. با کاهش دما، استحکام مواد تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم به طور مداوم افزایش می یابد، در حالی که شکل پذیری به تدریج بدتر می شود. بسیاری از آلیاژهای تیتانیوم آنیل شده دارای انعطاف پذیری کافی و چقرمگی ترک در - 195.5 درجه هستند. آلیاژ Ti-5Al-2.5Sn با عناصر بینابینی بسیار کمی در درجه - 252.7 قابل استفاده است. نسبت استحکام کششی شیاردار به استحکام کششی بدون بریدگی 0.95-1.15 در - 25.7 درجه است.

اکسیژن مایع، هیدروژن مایع و فلوئور مایع پیشران های مهم در موشک ها و تجهیزات جهانی هستند. داده های مورد استفاده برای ساخت ظروف گاز برودتی و قطعات ساختاری برودتی عملکردهای برودتی بسیار مهمی دارند. هنگامی که ریزساختار برابر است و محتوای عناصر بینابینی (اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و غیره) بسیار کم است، شکل پذیری آلیاژ تیتانیوم هنوز بالای 5٪ است. بیشتر آلیاژهای تیتانیوم شکل پذیری ضعیفی در درجه - 252.7 دارند، در حالی که ازدیاد طول آلیاژ Ti-6Al-4V می تواند به 12 درصد برسد.