عملیات حرارتی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم (2)

(ادامه دارد)

انواع آلیاژ و پاسخ به عملیات حرارتی

پاسخ تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم به عملیات حرارتی به ترکیب فلز و اثرات عناصر آلیاژی بر تبدیل کریستالی تیتانیوم بستگی دارد. علاوه بر این، تمام چرخه های عملیات حرارتی برای همه آلیاژهای تیتانیوم قابل اجرا نیستند، زیرا آلیاژهای مختلف برای اهداف متفاوتی طراحی شده اند.
آلیاژهای تیتانیوم بر اساس نوع و مقدار عناصر آلیاژی که دارند، به‌عنوان آلیاژهای نزدیک، - یا آلیاژ طبقه‌بندی می‌شوند. آلیاژهای آلفا و نزدیک به آلفا تیتانیوم را می توان تنش زدایی و آنیل کرد، اما استحکام بالایی در این آلیاژها با هر نوع عملیات حرارتی (مانند پیری پس از عملیات بتا محلول و کوئنچ) ایجاد نمی شود.
آلیاژهای آلفا، نزدیک به آلفا، آلفا بتا و بتا دارای واکنش های عملیات حرارتی هستند که با ریزساختار (فازها و توزیع) قابل تولید، که تابعی از ترکیب شیمیایی است، هماهنگ هستند.

آلفا، نزدیک به آلفا: از آنجایی که آلیاژهای آلفا در مسیر تغییر فاز کمی متحمل می شوند، ریزساختار آنها را نمی توان زیاد با عملیات حرارتی دستکاری کرد. در نتیجه، با عملیات حرارتی نمی توان استحکام بالایی را در آلیاژهای آلفا ایجاد کرد. با این حال، برخی از آلیاژهای نزدیک به آلفا، مانند Ti-8Al-1Mo-1V، می‌توانند با محلول درمان شوند و برای ایجاد استحکام بالاتر پیر شوند. آلیاژهای آلفا و نزدیک به آلفا تیتانیوم می توانند استرس را کاهش داده و آنیل شوند.

آلفا بتا: آلیاژهای آلفا بتا بزرگترین دسته از آلیاژهای تیتانیوم را تشکیل می دهند. ریزساختارها را می توان با کار کردن (جعل) و/یا عملیات حرارتی در زیر یا بالای ترانوس بتا تغییر داد. ترکیبات، اندازه ها و توزیع فازها در این آلیاژهای دو فازی را می توان در محدوده خاصی دستکاری کرد. در نتیجه، آلیاژهای آلفا-بتا را می‌توان با عملیات حرارتی سخت کرد و برای تولید حداکثر استحکام از درمان محلول به همراه پیری استفاده می‌شود. سایر عملیات حرارتی از جمله تنش زدایی نیز ممکن است برای این آلیاژها اعمال شود.

آلیاژهای بتا: در آلیاژهای بتا تجاری (متاپایدار)، درمان های تنش زدایی و پیری را می توان با هم ترکیب کرد. همچنین، بازپخت و درمان محلول می تواند عملیات یکسان باشد.

عناصر آلیاژی تیتانیوم با توجه به اثرات آنها بر تبدیل آلوتروپیک به عنوان پایدار کننده یا تثبیت کننده طبقه بندی می شوند. تثبیت کننده های آلفا، مانند اکسیژن و آلومینیوم، دمای تبدیل را افزایش می دهند. نیتروژن و کربن نیز تثبیت کننده هستند، اما این عناصر معمولاً عمداً در فرمول آلیاژ اضافه نمی شوند. تثبیت کننده های بتا، مانند منگنز، کروم، آهن، مولیبدن، وانادیم و نیوبیم، دمای تبدیل را کاهش می دهند و بسته به مقدار اضافه شده، ممکن است منجر به باقی ماندن برخی از فازها در دمای اتاق شود.
آلیاژهای Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr و Ti-6Al-2Sn{{7} }Zr{8}}Mo برای استحکام در بخش‌های سنگین طراحی شده‌اند.
آلیاژهای Ti- 6Al-2Sn-4Zr-2Mo و Ti{4}}Al-5Zr-0.5Mo{{8 }}.2Si برای مقاومت در برابر خزش.
آلیاژهای Ti-6Al-2Nb-1 Ta-1Mo و Ti-6Al-4V، برای مقاومت در برابر خوردگی تنشی در محلول‌های نمکی آبی و برای چقرمگی شکست بالا.
آلیاژهای Ti-5Al-2.5Sn و Ti-2.5Cu برای قابلیت جوش
آلیاژهای Ti-6Al-6V-2Sn، Ti-6Al-4V و Ti-10V-2Fe{{ 7}}Al برای استحکام بالا در دماهای کم تا متوسط.