ב- Aerospace, מכשירים רפואיים, ייצור ציוד קצה גבוה- ושדות אחרים, סגסוגת טיטניום הפכה לחומר מפתח חיוני בגלל חוזקו, עמידות בפני קורוזיה ותכונות קלות. הביצועים המצוינים של סגסוגות טיטניום אינם ניתנים להפרדה מהוויסות המדויק של תהליכי טיפול בחום ומהטרנספורמציות המבניות המורכבות המתרחשות במהלך התהליך. כיום, נתעמק בידע הליבה של טיפול בחום סגסוגת טיטניום וטרנספורמציה של רקמות, ונחשוף את הקוד הטכני שמאחורי "מתכת חלל" זו.
חוק טרנספורמציה מכנית בטיפול בחום בסגסוגות טיטניום
מהות הטיפול בחום היא להנחות את השינוי המסודר של המבנה הפנימי של סגסוגת טיטניום באמצעות ויסות הטמפרטורה ומהירות הקירור. מחימום לקירור ועד הזדקנות, מבנה סגסוגות טיטניום עובר סדרה של שינויים מורכבים שקובעים ישירות את המאפיינים הסופיים של החומר.
1. תהליך חימום: "שלישיית" התאוששות, התגבשות מחדש ומעבר שלב
כאשר הם מחוממים, סגסוגות טיטניום עוברות בדרך כלל טרנספורמציה של צורת קריסטל (מעבר בין שלב לשלב) בו זמנית, ואם מדובר בסגסוגת טיטניום מעוותת -.
(1) שיקום וגבישה מחדש: תיקון המבנה המעוות ומיטב את מבנה התבואה
לאחר עבודת הקור, סגסוגת טיטניום כוללת מספר גדול של פגמים הנגרמים כתוצאה מעיוות (כגון ניתוק ופנוי), ואחרי חימום לטמפרטורה מסוימת, "התאוששות" תתרחש תחילה: במהירות של 450 ~ 640 מעלות (טמפרטורת ההתאוששות נמוכה מהטמפרטורה מחדש של טמפרטורת ההתגבשות), חלק מהמתח הפנימי מבוטל דרך התנועה האיטית של הפנוי של חומר הבסיס של החומר.
ככל שהטמפרטורה ממשיכה לעלות, "התגבשות מחדש" מתחילה להתרחש: עיוות חדש שאינו - עיוות - דגנים איזואקסיאליים חופשיים מופיעים בהדרגה במבנה המעוות, ודגנים חדשים אלה יחליפו בהדרגה את הדגנים המעוותים, ובסופו של דבר יפחיתו את הקשיות של החומר ושחזור הפלסטיקיות שלו. מאפייני ההתגבשות של סוגים שונים של סגסוגות טיטניום שונות כמובן:
• סגסוגת טיטניום: יכולת עיוות קרה מוגבלת, קשה לעדן דגנים באמצעות עיוות והתגבשות מחדש;
• סגסוגת טיטניום: יכולת עיוות קרה חזקה, שיכולה להשיג מידה מסוימת של עידון תבואה באמצעות עיוות והתגבשות מחדש;
• סגסוגת טיטניום דופלקס: בעזרת עיוות והתגבשות מחדש, היא לא יכולה רק לשכלל את המבנה, אלא גם לשפר עוד יותר את הפלסטיות.
(2) מעבר שלב לשלב: "מתג הטמפרטורה" של צורת הגביש
כאשר טמפרטורת החימום עולה על → נקודת מעבר שלב, סגסוגות טיטניום יוזמות מעבר גביש משלב לשלב. טמפרטורת המעבר של הפאזה שלה היא כ- 875 ± 5 מעלות. ראוי לציין כי מערכת היחסים המוצבת של ההמבורגרים נותרה ללא שינוי לאורך מעבר שלב, המספקת בסיס חשוב למבנה הניתן לכוונון של סגסוגות טיטניום.
2. תהליך קירור: המהירות קובעת רקמות, ורקמות קובעות את הביצועים
מהירות קירור היא גורם מפתח המשפיע על המבנה הסופי של סגסוגות טיטניום, ובמהירויות קירור שונות, סגסוגות טיטניום ייווצרו מורפולוגיה שונה לחלוטין של מיקרו -מבנה, אשר בתורו מראה תכונות שונות באופן משמעותי.
(1) קירור איטי: מעבר מסודר, היוצר שלב יציב
כאשר סגסוגת הטיטניום מתקררת לאט מאזור השלב היחיד - לשני אזור השלב -, השלב משתנה בהדרגה לשלב, והשניים עוקבים אחר יחסי האוריינטציה של ההמבורגרים: (110) // (0001); [111] // [11₂0]. המבנה שנוצר על ידי מעבר מסודר זה יציב ביותר, המתאים לתרחישים עם דרישות יציבות חומר גבוה.
(2) קירור מהיר: לגרום לשלב גרורתי לסלול את הדרך לחיזוק
קירור מהיר (כגון מרווה מים) יכול לשבש את תהליך מעבר שיווי המשקל של מבנה סגסוגת טיטניום, מה שעלול לגרום למעברים שלב מרטנסיטי, היווצרות שלב שלב, יצירת פאזות רוויות, ושמירת שלב טמפרטורה גבוה {}}. מוצרי הטרנספורמציה הסופיים (כגון ′, ", Ω, שלב מקורר -על, שלב גרורתי, שלב -רווי) תלויים בעיקר בתוכן של אלמנטים יציבים בסגסוגת הטיטניום, שהם" חומרי הגלם הליבה "לחיזוק האגדה לאחר מכן.
3. טרנספורמציה מזדקנת: "טרנספורמציה" שלב גרור
השלב הגרורתי המיוצר על ידי קירור מהיר אינו יציב, והוא ישתנה בהדרגה לשלב שיווי משקל במהלך תהליך ההזדקנות, מלווה בפירוק שלב גרור, פירוק שלב -רווי ותגובות אחרות. תהליך זה הוא הסיבה הבסיסית לכך שסגסוגות טיטניום יכולות להשיג שיפור חוזק וקשיות באמצעות טיפול בחום, וזה גם קישור מרכזי בהפיכת סגסוגות טיטניום מ"צורה בסיסית "ל-" צורת ביצועים גבוהה- ".
4. CO - ניתוח ושינוי: "הרוצח הפלסטי" שצריך להיזהר ממנו
המעבר האאוטקטי של סגסוגות טיטניום נמצא בדרך כלל בסגסוגות המורכבות מאלמנטים יציבים של טיטניום וסגסוגות אאוטקטיות מהירות, מה שמוביל בדרך כלל לירידה בפלסטיות של החומר, שאינו טוב לעיבוד וביצועי השירות של החומר. עם זאת, על ידי טיפול איזותרמי ברקמה לאחר טרנספורמציה אאוטקטית, ניתן להפוך אותו לרקמה לא - Lamellar בגודל הביין, מה שמקל על בעיית הפלסטיות יורדת במידה מסוימת.
5. מתח - מעבר שלב הנגרם: ביטול נעילת "שינוי שלב - פלסטיות מושרמת"
השלב הגרורתי יהפוך למרטנסיטי (למשל, מרטנסיטי משושה, מרטנסיטי אורתורומבי ") תחת מתח או לחץ, תהליך המכונה לחץ - הנגרם על ידי שלב. ליישום סגסוגות טיטניום בתרחישים תחת לחץ מורכב (כמו חלקים מבניים חלליים).
