סוגים ושימושים של סגסוגות טיטניום|קשיחות גבוהה|חוזק גבוה|טיפול בחום

סגסוגות טיטניום הן סגסוגות המורכבות מטיטניום כבסיס ואלמנטים סגסוגים אחרים. ניתן לחלק את סגסוגת הטיטניום לסגסוגת טיטניום מבנית וסגסוגת טיטניום עמידה בחום, או סגסוגת טיטניום מסוג, סגסוגת טיטניום מסוג וסגסוגת טיטניום מסוג + -.

I. היסטוריית פיתוח של סגסוגת טיטניום

טיטניום היא מתכת מבנית חשובה שפותחה בשנות ה-50, ואנשים רבים בעולם הכירו בחשיבותם של חומרי סגסוגת טיטניום, וביצעו עליהם מחקר ופיתוח והשיגו יישומים מעשיים.

סגסוגת טיטניום מעשית היא ארצות הברית בשנת 1954, הפיתוח המוצלח של סגסוגת Ti-6Al-4V, בגלל עמידות החום, חוזקה, הפלסטיות, הקשיחות, יכולת הצורה, הריתוך, העמידות בפני קורוזיה והתאימות הביולוגית שלה. טובים יותר, והופכים לתעשיית סגסוגת טיטניום, הסגסוגת אחראית לשימוש בכל סגסוגות הטיטניום, 75% עד 85%. ניתן להתייחס לסגסוגות טיטניום רבות אחרות כשינוי שלה.

ייצור מתועש של טיטניום החל ב-1948. שנות ה-50 עד שנות ה-60, בעיקר פיתוח סגסוגות טיטניום בטמפרטורה גבוהה למנועי מטוסים וסגסוגות טיטניום מבניות למסגרות אוויר, פיתחו מספר סגסוגות טיטניום עמידות בפני קורוזיה בשנות ה-70, וטיטניום-רזון קורוזיסטי. סגסוגות וסגסוגות טיטניום בעלות חוזק גבוה פותחו עוד משנות ה-80. טמפרטורת השימוש של סגסוגת טיטניום עמידה בחום הוגדלה מ-400 מעלות בשנות ה-50 ל-600-650 מעלות בשנות התשעים, כך שהטיטניום משמש במנוע על ידי הקצה הקר של המנוע (מאוורר ומדחס) כדי הקצה החם של כיוון המנוע (טורבינה). סגסוגות טיטניום מבניות לחוזק גבוה, פלסטיות גבוהה, חוזק גבוה וקשיחות גבוהה, מודולוס גבוה וכיוון סובלנות נזק גבוה.

מאז שנות ה-70, הופיעו גם סגסוגות זיכרון צורות כגון Ti-Ni, Ti-Ni-Fe ו-Ti-Ni-Nb וזכו ליישום רחב יותר ויותר בהנדסה.

סין החלה במחקר על טיטניום וסגסוגות טיטניום ב-1956; ייצור מתועש של טיטניום החל באמצע-1960 ופותחה סגסוגת TB2.
שנית, הסיווג העיקרי של סגסוגת טיטניום

לטיטניום יש שני סוגים של הטרוקריסטלים הומוגניים: טיטניום סגסוגת טיטניום הוא איזומר הומוגנית, נקודת התכה של 1668 מעלות, בפחות מ-882 מעלות הייתה שורה צפופה של מבנה סריג משושה, המכונה -טיטניום; ב-882 מעלות מעל מבנה הסריג המעוקב במרכז הגוף, המכונה -טיטניום.

השימוש במאפיינים השונים של טיטניום של שני המבנים הנ"ל, מוסיף את יסודות הסגסוג המתאימים, כך שטמפרטורת מעבר הפאזות ותכולת הפאזות משתנים בהדרגה ומקבלים ארגונים שונים של סגסוגות טיטניום.

בטמפרטורת החדר, לסגסוגות טיטניום יש שלושה סוגים של ארגון מטריקס, סגסוגות טיטניום מחולקות גם לשלוש הקטגוריות הבאות: -סגסוגות, (+) סגסוגות וסגסוגות -סגסוגות. בסין, סגסוגות אלו מכונות TA, TC ו-TB בהתאמה.

סגסוגת אלפא טיטניום

זוהי סגסוגת חד פאזית המורכבת מתמיסה מוצקה - פאזית, שהיא שלב, ארגון יציב, עמידות בפני שחיקה גבוהה יותר מטיטניום טהור ועמידות חמצון חזקה, הן בטמפרטורה כללית והן בטמפרטורה גבוהה יותר של יישום מעשי. תחת הטמפרטורה של 500 מעלות -600 מעלות, הוא עדיין שומר על חוזק ועמידות לזחילה, אך לא ניתן לחזק אותו על ידי טיפול בחום, וחוזק טמפרטורת החדר שלו אינו גבוה.

סגסוגת טיטניום

זוהי סגסוגת חד פאזית המורכבת מתמיסה מוצקה - פאזית, בעלת חוזק גבוה ללא טיפול בחום, ומתחזקת עוד יותר לאחר כיבוי ויישון, חוזק טמפרטורת החדר יכול להיות עד 1372-1666MPa; עם זאת, יש לו יציבות תרמית ירודה, ואינו מתאים לשימוש בטמפרטורות גבוהות.

+ סגסוגת טיטניום

זוהי סגסוגת דו-פאזית עם ביצועים מקיפים טובים, יציבות ארגונית טובה, קשיחות טובה, פלסטיות ודפורמציה בטמפרטורה גבוהה, עיבוד טוב בלחץ חם, כיבוי, יישון כדי להפוך את הסגסוגת למחוזקת. לאחר טיפול בחום, החוזק גבוה בכ-50% ממצב החישול; חוזק בטמפרטורה גבוהה, יכול לעבוד במשך זמן רב בטמפרטורה של 400 מעלות עד 500 מעלות, והיציבות התרמית שלו היא שניה לסגסוגת טיטניום.

בין שלושת הסוגים של סגסוגות טיטניום, משתמשים בדרך כלל בסגסוגת -טיטניום וסגסוגת + -טיטניום; לסגסוגת טיטניום יש יכולת עיבוד טובה, + -סגסוגת טיטניום היא השנייה הטובה ביותר, וסגסוגת טיטניום גרועה.