مقدمه
آلیاژهای تیتانیوم به دلیل نسبت استثنایی به وزن ، مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری ، در صنایع هوافضا ، زیست پزشکی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، خواص مکانیکی آنها می تواند از طریق فرآیندهای کنترل حرارتی کنترل شده بیشتر شود.
فرآیندهای عملیات حرارتی رایج
1. آنیلایینگ
بازپرداخت تنش های داخلی را تسکین می دهد و انعطاف پذیری را از طریق بهبود می بخشد:
بازپرداخت مجدد مجدد (درجه {0}} درجه) برای آلیاژهای سرد
آنیل شدن بتا (بالاتر از دمای ترانسوس) برای ساختارهای دانه درشت
بازپخت دوتایی برای توزیع فاز آلفا بتا بهینه شده
2. درمان راه حل و پیری (STA)
STA قدرت را از طریق سخت شدن بارش افزایش می دهد:
درمان راه حل در قسمت + یا فاز (درجه {1}} درجه)
خاموش کردن سریع برای حفظ مراحل قابل استفاده
پیری در 480-650 درجه برای رسوب ذرات ریز
3. پردازش بتا
شامل کار و گرمای در بالا -دمای ترانسوس به:
ریزساختارهای لاملار تولید می کنند
سختی شکستگی را بهبود بخشید
مقاومت در برابر خزش را تقویت کنید
تحولات ریزساختاری
عملیات حرارتی باعث ایجاد تغییرات فاز بحرانی می شود:
مرحله آلفا (HCP): قدرت و ثبات را فراهم می کند
فاز بتا (BCC): شکل پذیری و سختی را تقویت می کند
Martensite ('): اشکال در هنگام خاموش شدن سریع ، افزایش سختی
کسر حجمی و مورفولوژی این مراحل خصوصیات نهایی را تعیین می کند.
اصلاحات دارایی
عملیات حرارتی مناسب می تواند:
قدرت کششی را با استفاده از سخت شدن بارش {0}}} افزایش دهید
با بهینه سازی توزیع فاز ، مقاومت در برابر خستگی را بهبود بخشید
مقاومت در برابر خوردگی توسط ریزساختار همگن را تقویت کنید
ثبات حرارتی را برای برنامه های درجه حرارت بالا کنترل کنید
کاربردهای صنعتی
اجزای هوافضا
تیغه های کمپرسور موتور جت (Ti -6} al -4 v)
ساختارهای Airframe (Beta-Annealed Ti {1}}} -2} -3 al)
ایمپلنت های زیست پزشکی
Annealed Ti -6 al {{1} nb برای دستگاه های ارتوپدی
Ti {{1} mo برای کاربردهای دندانپزشکی
تجهیزات شیمیایی
آلیاژهای TI-PD دوپلکس برای محیط های خورنده
چالش ها و نوآوری ها
تحولات اخیر محدودیت های کلیدی را نشان می دهد:
پردازش ترموشیمیایی برای سخت شدن سطح
تولید افزودنی پس از پردازش برای قطعات تیتانیوم AM
مدل سازی رایانه برای پیش بینی تحولات فاز
پایان
عملیات حرارتی برای باز کردن پتانسیل کامل آلیاژهای تیتانیوم ضروری است. با کنترل دقیق چرخه دما و نرخ خنک کننده ، مهندسان می توانند ریزساختارها را برای نیازهای عملکرد خاص تنظیم کنند. تحقیقات مداوم همچنان به گسترش پنجره پردازش و توسعه روش های درمانی جدید برای برنامه های نوظهور ادامه می دهد.
انتخاب مناسب و بهینه سازی پارامترهای عملیات حرارتی برای دستیابی به تعادل مطلوب بین قدرت ، مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی در اجزای تیتانیوم در صنایع بسیار مهم است. پیشرفت های آینده به احتمال زیاد بر فرآیندهای کارآمد انرژی و فن آوری های دوقلوی دیجیتال برای کنترل دقیق ریزساختار متمرکز خواهد شد.
