Чисти титанијум пролази алотропску трансформацију на 882 степена (1620 степени Ф).
Испод 882 степена → титанијум постоји као -Ти (Алпха Титаниум)
Изнад 882 степена → титанијум се трансформише у -Ти (Бета Титанијум)
Ова фазна трансформација је један од најважнијих разлога због којих се легуре титанијума могу конструисати за драматично различите комбинације чврстоће, дуктилности, отпорности на замор и отпорности на топлоту.
Фаза (алфа титанијум): стабилан, отпоран на корозију-, заварљив
Алфа титанијум има хексагоналну -кристалну структуру (ХЦП).
Кључне предности
Одлична отпорност на корозију
Врхунска заварљивост
Изузетна отпорност на пузање
Добра стабилност{0}при високих температура
Одлична биокомпатибилност
Ограничења
Не може се значајно ојачати топлотном обрадом
Умерена чврстоћа у поређењу са напредним легурама
Типичне апликације
Опрема за хемијску обраду
Измењивачи топлоте морске воде
Медицинска средства
Системи за десалинизацију
Уобичајене Алфа легуре
Титанијум 1. разреда
Титанијум 2. разреда
Титанијум 7 степена (Пд-побољшана отпорност на корозију)
Фаза (Бета титанијум): може се формирати, термички обрадива, ултра{0}}висока чврстоћа
Бета титанијум има кубну (БЦЦ) кристалну структуру{0}}центрисану на тело.
Кључне предности
Одлична способност хладног обликовања
Дубока каљивост
Реакција на топлотни{0} третман
Веома висок потенцијал чврстоће
Нижи модул еластичности за неке биомедицинске примене
Ограничења
Мање термички стабилан од алфа легура
Скупљи због додатака легуре
Типичне апликације
Ваздушни причвршћивачи
Ортодонтске жице
Компоненте стајног трапа
Високе{0}}опруге
Уобичајене бета легуре
Бета Ц (Ти-3Ал-8В-6Цр-4Мо-4Зр)
Ти-15В-3Цр-3Сн-3Ал
Ти-5553
Ти-10В-2Фе-3Ал
+ Легуре титанијума: најбоље од оба света
Најчешће коришћене легуре титанијума садрже и алфа и бета фазу.
Ове легуре комбинују:
Висока чврстоћа
Одлична отпорност на замор
Добра заварљивост
Изузетна отпорност на корозију
Могућност термичке{0}обраде
Најпопуларнија легура: Ти-6Ал-4В (Граде 5 / ТЦ4)
Ти-6Ал-4В чини већину глобалне потрошње легура титанијума.
Алуминијум (Ал) стабилизује фазу
Ванадијум (В) стабилизује фазу
Апликације
Конструктивни делови авиона
Компоненте турбине
Ортопедски имплантати
Марине хардвер
3Д штампани делови од титанијума
Медицинска варијанта
Ти-6Ал-4В ЕЛИ (разред 23, АСТМ Ф136)
Легирање елемената: ко шта стабилизује?
Стабилизатори
Они подижу температуру алфа{0}}у-бета трансформацију.
алуминијум (Ал)
кисеоник (О)
азот (Н)
угљеник (Ц)
Стабилизатори
Они снижавају температуру трансформације и могу задржати бета фазу на собној температури.
Изоморфни бета стабилизатори
ванадијум (В)
молибден (Мо)
ниобијум (Нб)
тантал (Та)
Еутектоид Бета стабилизатори
гвожђе (Фе)
хром (Цр)
манган (Мн)
Неутрал Елементс
цирконијум (Зр)
калај (Сн)
Ово побољшава укупна механичка својства без снажног померања фазног баланса.
Класификација легуре титанијума
Алпха Аллоис
Примери: ТА1, ТА2, оцена 1, оцена 2
Карактеристике:
Одлична отпорност на корозију
Одлична заварљивост
Стабилна микроструктура
Алфа{0}}Бета легуре
Примери: ТЦ4, Ти-6Ал-4В, Ти-6242
Карактеристике:
Уравнотежена снага и чврстина
Термичка обрада
Широко се користи у ваздухопловству и медицинском сектору
Бета легуре
Примери: ТБ5, Ти-5553, Бета Ц
Карактеристике:
Ултра{0}}висока чврстоћа
Одлична способност хладног обликовања
Напредне ваздухопловне апликације
Зашто су алфа и бета фазе важне у 3Д штампању
У Ласер Повдер Бед Фусион (ЛПБФ) и Елецтрон Беам Мелтинг (ЕБМ), брзине хлађења снажно утичу на еволуцију алфа{0}}бета фазе.
Произвођачи користе:
Лечење раствором и старење
Вруће изостатичко пресовање (ХИП)
Жарење за ослобађање од стреса
да контролише:
Мартензитна ′ трансформација
Перформансе замора
Преостали стрес
Уједначеност микроструктуре
Ово је критично за ваздухопловство{0}}сертификовану и производњу адитива за импланте{1}}.
Зашто су важни у медицинским имплантатима
Модерни дизајнери имплантата све више користе бета легуре титанијума јер нуде:
Доњи модул еластичности
Смањена заштита од стреса
Побољшана осеоинтеграција
МРИ компатибилност
Одлична биокомпатибилност
Популарне биомедицинске легуре укључују:
Ти-6Ал-4В ЕЛИ
Ти-13Нб-13Зр
Ти-24Нб-4Зр-8Сн
Зашто су важни у ваздухопловству
Ваздушни инжењери прилагођавају фазни баланс како би оптимизовали:
Специфична снага
Отпорност на замор
Чврстоћа лома
Отпорност на пузање
Толеранција оштећења
Примери:
Ти-6Ал-4В за оквире авиона
Ти-6242 за компоненте компресора
Ти-17 и Ти-5553 за стајни трап и конструкцијске отковке
Симпле Суммари
Алфа и бета су кристалне структуре, а не одвојени метали.
882 степена је температура фазне трансформације за чисти титанијум.
Алфа фаза нуди стабилност, отпорност на корозију и заварљивост.
Бета фаза нуди могућност обликовања и ултра-високу чврстоћу{0}}која се лечи топлотом.
Алфа{0}}бета легуре као што је Ти-6Ал-4В пружају најбоље укупне перформансе.
Контрола фаза је основа дизајна легура титанијума у ваздухопловству, медицини, поморству и производњи адитива.
