1. Impatt fuq is-Saħħa tal-Materjali tat-Titanju
Mekkaniżmu għat-tisħiħ
It-titanju għandu żewġ strutturi tipiċi tal-kristall: eżagonali close-ippakkjat (HCP) -fażi u body-centred cubic (BCC) -phase. L-atomi tal-ossiġnu, bħala atomi interstizjali żgħar, jokkupaw preferenzjali l-pożizzjonijiet interstizjali fil-kannizzata tat-titanju (is-siti interstizjali ottaedriċi fil--siti tal-fażi u s-siti tetraedriċi jew ottaedriċi fil-{6}}kannizzata tal-fażi). Din l-okkupazzjoni tikkawża distorsjoni qawwija tal-kannizzata, li tifforma "kamp ta 'tensjoni" madwar l-atomi ta' l-ossiġnu. Meta d-dislokazzjonijiet fil-materjal jiċċaqilqu waqt it-tagħbija, se jiġu mfixkla minn dan il-kamp ta 'tensjoni, li jeħtieġu forza esterna ogħla biex tkompli tiċċaqlaq, u b'hekk ittejjeb is-saħħa tal-materjal.
Liġi dwar l-influwenza kwantitattiva
Għal titanju kummerċjalment pur (eż., Grad 1, Grad 2, Grad 3), iż-żieda fil-kontenut ta 'ossiġnu għandha korrelazzjoni lineari maż-żieda fis-saħħa. Meta tieħu -titanju mhux illigat bħala eżempju, meta l-kontenut ta 'ossiġnu jiżdied minn 0.10% wt għal 0.40% wt, is-saħħa tat-tensjoni tagħha tiżdied minn madwar 240 MPa għal 480 MPa, u s-saħħa tal-produzzjoni titla' minn madwar 170 MPa għal 370 MPa, żieda ta' kważi 120%.
Għal-ligi tat-titanju (eż., Grad 5 Ti-6Al-4V), l-ossiġnu jsaħħaħ ukoll b'mod sinerġiku s-saħħa ma 'elementi ta' liga bħall-aluminju u l-vanadju. Meta l-kontenut ta 'ossiġnu f'Ti-6Al-4V jiżdied mill-istandard 0.13 wt% (limitu massimu f'ASTM B348) għal 0.20 wt%, is-saħħa tat-tensjoni tagħha tista' tiżdied b'madwar 50-80 MPa, u s-saħħa tal-produzzjoni tiżdied b'40-60 MPa. Madankollu, ossiġnu eċċessiv se jkisser il-bilanċ tal-kompożizzjoni tal-fażi tal-liga u jaffettwa r-rwol ta 'elementi oħra tal-liga.
2. Impatt fuq it-Toughness tal-Materjali tat-Titanju
Mekkaniżmu għat-tnaqqis tal-ebusija
Fraġilità indotta minn distorsjoni tal-kannizzata: Distorsjoni severa tal-kannizzata kkawżata minn atomi ta 'ossiġnu eċċessiv mhux biss tfixkel il-moviment ta' dislokazzjoni (effett ta 'tisħiħ) iżda wkoll tnaqqas il-plastiċità tal-materjal. Id-dislokazzjonijiet huma diffiċli biex jiżolqu u jimmultiplikaw, u meta l-materjal ikun soġġett għal impatt jew stress kumpless, ix-xquq huma suxxettibbli li jibdew u jinfirxu malajr fir-reġjuni konċentrati ta 'distorsjoni-, li jwasslu għal tnaqqis fl-ebusija tal-ksur u l-ebusija tal-impatt.
Bidla fl-istruttura tal-fażi: Fil-ligi tat-titanju tat-tip -, l-ossiġnu huwa stabilizzatur -, li se jżid il-frazzjoni tal-volum tal-fażi fraġli - f'temperatura tal-kamra u jnaqqas id-deformabilità tal-materjal. Fil-ligi tat-tip + -(eż., Ti-6Al-4V), ossiġnu eċċessiv se jgħolli t-temperatura / transus, li jwassal għal żieda fil-kontenut tal-fażi primarja fil-mikrostruttura u tnaqqis fit-toughness tal-fażi trasformata, u b'hekk tnaqqas it-toughness ġenerali tal-liga.
Liġi dwar l-influwenza kwantitattiva
Għat-titanju kummerċjalment pur, meta l-kontenut ta 'ossiġnu jaqbeż 0.30% wt, it-titwil tiegħu jonqos minn aktar minn 25% (kontenut ta' ossiġnu 0.10 wt%) għal inqas minn 15%, u l-ebusija tal-impatt (Charpy V-talja) tinżel minn 60-80 J/cm² għal 20-20cm²/20cm² li juru karatteristiċi evidenti.
Għal liga Ti-6Al-4V, meta l-kontenut ta 'ossiġnu jaqbeż il-limitu standard (0.13 wt%), it-toughness tal-ksur tagħha (KIC) tonqos b'mod sinifikanti. Meta l-kontenut ta 'ossiġnu jilħaq 0.20% wt, il-valur KIC jaqa' mill-istandard 55-60 MPa·m^(1/2) għal 40-45 MPa·m^(1/2), u l-materjal isir aktar sensittiv għall-konċentrazzjoni tal-istress, li żżid ħafna r-riskju ta 'ksur fraġli fis-servizz.
3. Limitu Kritiku u Kontroll tal-Inġinerija tal-Kontenut tal-Ossiġenu
Limiti standard
Skont l-istandards ASTM, il-kontenut massimu ta 'ossiġnu tat-titanju kummerċjalment pur ta' Grad 1 huwa 0.18% wt, Grad 2 huwa 0.25% wt, Grad 3 huwa 0.35% wt, u Grad 5 Ti-6Al-4V huwa 0.13 wt%. Għal ligi tat-titanju ta 'grad aerospazjali (eż., Ti-6Al-4V ELI, interstizjali extra baxx), il-kontenut ta' ossiġnu jitnaqqas aktar għal Inqas minn jew ugwali għal 0.10 wt% biex tiġi żgurata toughness ultra-għoli għal komponenti ewlenin (eż., xfafar tal-magni tal-ajruplani, tagħmir tal-inżul).
Sinifikat tal-kontroll
Għal komponenti strutturali li jeħtieġu toughness għolja (eż., frejms tal-fuselage aerospazjali, partijiet strutturali tal-buq tal-baħar), kontenut baxx ta 'ossiġnu huwa ppreferut biex jiġi evitat falliment fraġli;
Għal komponenti li jeħtieġu saħħa għolja iżda toughness moderata (eż., viti tal-għadam mediċi, qfieli mekkaniċi ġenerali), jista 'jintgħażel kontenut ta' ossiġnu kemmxejn ogħla iżda konformi standard- biex jissodisfa l-ħtiġijiet ta 'saħħa mingħajr ma tiġi sagrifikata s-sigurtà tas-servizz.
