β-Stabbilizzaturi iżomorfi: Il-Familturi tad-Dettilità u t-Tebbus fil-Fond
L-istabbilizzaturi iżomorfi β-jaqsmu l-istruttura tal-kristall BCC tat-titanju u juru solubilità solida sħiħa fil-fażi β-. Dawn l-elementi-Mo, V, Nb, Ta, W- jiffurmaw is-sinsla tal-ligi tat-titanju α+β u β-.
3.1 Vanadju: Is-Sieħeb Ti-6Al-4V
V is the classic β-stabilizer in Ti-6Al-4V, the most widely used titanium alloy accounting for >50% tal-konsum globali tat-titanju. Żidiet V ta' 4% wt inaqqsu l-β-transus biżżejjed biex jippermettu mikrostrutturi ta' żewġ-fażijiet b'madwar 10–50% β-fażi f'temperatura tal-kamra .
V jipprovdi diversi funzjonijiet kritiċi:
Żamma β: Jippermetti kontroll mikrostrutturali permezz ta 'trattament bis-sħana
Qawwa mingħajr fraġilità: B'differenza għat-tisħiħ interstizjali, V iżżomm id-duttilità filwaqt li tikkontribwixxi għat-tisħiħ tas-soluzzjoni solida
Fabbrikabbiltà: Il-mikrostruttura b'żewġ-fażijiet toffri bilanċ ottimali ta' tħaddim bis-sħana u proprjetajiet mekkaniċi finali
3.2 Molibdenu: L-Aktar Qawwija β-Stabilizzatur
Mo huwa madwar id-doppju effettiv minn V fl-istabbilizzazzjoni tal-fażi β-, kwantifikata permezz tal-kunċett ta' ekwivalenza tal-molibdenu ([Mo]eq). Kull 1 wt% Mo jipprovdi β-qawwa stabilizzanti ekwivalenti għal madwar 2 wt% V .
Kontroll tal-fażi: F'ligi bħal Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si (użat għal qfieli aerospazjali ta 'qawwa għolja), Mo jippermetti żamma sħiħa ta' β fuq it-tifi, segwit minn preċipitazzjoni α kkontrollata waqt it-tixjiħ.
Reżistenza għall-korrużjoni: Żidiet Mo jtejbu l-passività fit-tnaqqis ta 'ambjenti aċidi. Ligi Ti-Mo jiffurmaw films passivi li fihom MoO₃ imħallat ma TiO₂, li jipprovdu stabbiltà superjuri f'soluzzjonijiet HCl meta mqabbla ma 'titanju mhux liga.
Avvanzi riċenti: Zhang et al. wera li ligi li fihom Mo-b'żidiet N ikkontrollati jiksbu proprjetajiet eċċezzjonali permezz ta' strutturi lamella eteroġenji. Il-liga tagħhom Ti-2.8Cr-4.5Zr-5.2Al-0.4N kisbet saħħa ta 'rendiment ta' 1532 MPa b'10.2% ta 'titwil uniformi-pożizzjonatha fost l-aħjar kombinazzjonijiet irrappurtati għal-ligi tat-titanju.
3.3 Nijobju u Tantalju: L-Istabilizzaturi Bijokompatibbli
Nb u Ta kisbu prominenza fl-applikazzjonijiet bijomediċi fejn il-bijokompatibilità fit-tul-hija essenzjali. B'differenza V, li tqajjem tħassib dwar iċ-ċitotossiċità, Nb u Ta huma fiżjoloġikament inerti.
Disinn ta 'modulu baxx: Żidiet Nb jippermettu ligi ta' β-titanju b'moduli elastiċi taħt 50 GPa-li jersqu lejn l-10–30 GPa tal-għadam u ferm taħt il-110 GPa ta 'Ti-6Al-4V. Ligi Ti-35Nb-7Zr-5Ta jagħtu eżempju dan l-approċċ, billi jgħaqqdu Nb ma 'Zr u Ta biex inaqqsu l-ilqugħ tal-istress f'impjanti ortopediċi.
Titjib tal-film passiv: L-ossidi Nb u Ta jinkorporaw fil-film passiv tal-wiċċ, u jżidu l-istabbiltà u r-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu. F'ambjenti li fihom il-klorur-, Nb-films passivi modifikati juru densità mnaqqsa ta' difett fil-punt u reżistenza mtejba għal tqassim lokalizzat .
3.4 Tungstenu: -Reżistenza għall-Ossidazzjoni tat-Temperatura Għolja
Studji sistematiċi riċenti minn Gautier et al. eżaminaw żidiet ta' W, Ta, u Hf għal applikazzjonijiet ta'-temperatura għolja. Wara espożizzjoni ta '5000 siegħa f'650 ° C fl-arja, W wera l-aktar tnaqqis evidenti fil-kinetika ta' ossidazzjoni.
Mekkaniżmu: W jippromwovi l-formazzjoni ta 'Ti₂N fl-interface ta' ossidu/metall, u joħloq saff rikk ta' nitroġenu-li jnaqqas id-dissoluzzjoni ta 'ossiġnu fil-liga tal-massa. Il-liga ternarja Ti-10Al-2W (at%) qabeż il-liga kummerċjali b'temperatura għolja Ti6242S fir-reżistenza għall-ossidazzjoni.
Trade-off: W huwa dens (19.3 g/cm³), u żidiet tqal jiċħdu l-vantaġġ tad-densità tat-titanju. L-isfida tinsab fl-identifikazzjoni tal-konċentrazzjonijiet minimi (tipikament<2 wt%) that provide oxidation benefits without unacceptable weight penalties.
Ewtektoid β-Stabilizzaturi: Spiża-Tisħiħ effettiv
Elementi li jiffurmaw -Eutectoid-Fe, Cr, Ni, Cu, Si-wkoll ibaxxu t-β-transus iżda huma differenti minn stabilizzaturi iżomorfi fl-abbiltà tagħhom li jiffurmaw komposti intermetalliċi permezz ta' dekompożizzjoni eutectoid.
4.1 Ħadid: Stabbilizzazzjoni ta'-Spejjeż baxxi
Fe huwa stabilizzatur β-potenti u mhux għali. Ir-rata ta 'diffużjoni rapida tagħha tippermetti rispons mgħaġġel għat-trattament tas-sħana, iżda tippromwovi wkoll is-segregazzjoni waqt is-solidifikazzjoni. Ligi li fihom Fe-jeħtieġu proċessar bir-reqqa biex jiġu evitati reġjuni β{-flecking-lokalizzati ta' stabilizzatur β-arrikkit li jipproduċu proprjetajiet mekkaniċi mhux-uniformi .
4.2 Silikon: -Reżistenza għat-Tkessiq tat-Temperatura Għolja
Żidiet ta' Si ta' 0.1–0.5 wt% huma standard f'ligi ta' temperatura għolja qrib-α- (eż., Ti-6242S, IMI 834). Si jagħti żewġ benefiċċji:
It-tisħiħ tas-soluzzjoni solida: Si fis-soluzzjoni jimpedixxi t-tluq tad-dislokazzjoni f'temperaturi elevati
Preċipitazzjoni tas-siliċidu: Fina (Ti,Zr)₅Si₃ tippreċipita l-konfini tal-qamħ tal-pin u l-konfini sub-, li jrażżan id-deformazzjoni tal-creep
Xogħol reċenti minn Gautier et al. ikkonfermat li Si, flimkien ma 'elementi refrattarji, jipprovdi titjib sinerġistiku kemm fir-reżistenza għall-creep kif ukoll għall-ossidazzjoni f'600-650 ° C.
Elementi Newtrali: Raffinaturi tal-Mikrostruttura
Zr, Hf, u Sn jeżerċitaw influwenza minima fuq it-temperatura β-transus iżda jipprovdu tisħiħ sostanzjali tas-soluzzjoni solida fiż-żewġ fażijiet α u β.
5.1 Żirkonju: Is-Sieħeb tas-Solubbiltà Tlesti
Zr jitħallat kompletament ma' Ti kemm fil-fażi α u kemm fil-fażi β-karatteristika unika li tirriżulta mill-pożizzjonijiet tagħhom fil-Grupp IVB tat-tabella perjodika. Din is-solubilità sħiħa tippermetti:
Tisħiħ mingħajr instabbiltà tal-fażi: Żidiet Zr iżidu s-saħħa permezz ta 'mekkaniżmi ta' soluzzjoni solida mingħajr ma jbiddlu l-bilanċ tal-fażi, jissimplifikaw id-disinn tal-liga.
Titjib tal-korrużjoni: F'ambjenti tal-baħar, ligi li fihom Zr-formaw films passivi aktar stabbli. ZrO₂ jinkorpora fis-saff TiO₂, inaqqas il-konċentrazzjoni ta 'postijiet vakanti ta' ossiġnu u jsaħħaħ ir-reżistenza għall-attakk tal-klorur.
Sejbiet reċenti: Studji fuq ligi Ti575 (Ti-5Al-7.5V-0.5Si) li jqabblu ż-żidiet ta 'Mo u Zr urew li filwaqt li Zr jipprovdi inqas α raffinar minn Mo, jippromwovi l-preċipitazzjoni tas-siliċidu billi jnaqqas l-ostakli tan-nukleazzjoni.
5.2 Landa
Sn jipprovdi tisħiħ tas-soluzzjoni solida mingħajr ma tbiddel b'mod sinifikanti l-istabbiltà tal-fażi. F'ligi ta'-temperatura għolja (Ti-6242, Ti-1100), Sn jikkontribwixxi għar-reżistenza għat-tkaxkir permezz ta 'effetti ta' soluzzjoni solida u billi timmodifika l-imġiba tal-preċipitazzjoni tas-siliċidu.
Tkompli...
