Egwyddor: Mae titaniwm tawdd yn cael ei dywallt i fowldiau parod a'i solidoli i ffurfio cydrannau siâp ger-net-, fel arfer gan ddefnyddio castio buddsoddiad (castio cwyr coll) ar gyfer geometregau cymhleth.
Strwythur Mewnol
Mae gan ditaniwm bwrw (gan gynnwys titaniwm pur yn fasnachol ac aloion fel GR.5) ficrostrwythur cyfeiriadol bras sy'n cael ei ddominyddu gan rawn colofnog neu equiaxed, gyda gradd uchel o wahanu elfennau aloi (ee, Al a V yn GR.5) ar ffiniau grawn. Mae'r strwythur cast yn aml yn cynnwys diffygion castio fel mandylledd crebachu, mandyllau nwy (H₂, N₂), a chynhwysion anfetelaidd (TiO₂). Ar gyfer + aloion fel GR.5, mae'r microstrwythur cast yn bennaf yn lamellar + (strwythur Widmanstätten), heb unrhyw fireinio grawn sylweddol na datblygu gwead.
Dwysedd
Dwysedd damcaniaethol titaniwm yw 4.51 g/cm³, ond mae gan ditaniwm cast adwysedd cymharol o 95-98%oherwydd mandylledd cynhenid a diffygion crebachu. Gall ceudodau crebachu difrifol neu mandyllau mawr leihau'r dwysedd ymhellach i lai na 95%, gan arwain at grynodiad straen a diraddio perfformiad.
Priodweddau Mecanyddol
Cryfder a Hydwythedd: Mae gan ditaniwm cast gryfder tynnol tymheredd isel (ee, gan fod gan cast GR.5 gryfder tynnol o 700-750 MPa, ~15% yn is na GR.5 wedi'i ffugio anelio) a hydwythedd gwael (estyniad o 5–8%, llai na hanner y graddau ffug) oherwydd grawn bras a gwahanu. Mae ei gryfder cynnyrch hefyd yn isel (600-650 MPa) gydag anisotropi sylweddol wedi'i achosi gan solidiad cyfeiriadol.
Gwydnwch a Blinder: Mae caledwch torasgwrn o-cast GR.5 yn ddim ond 30–40 MPa·m¹/² (vs. 60 MPa·m¹/² ar gyfer deunydd ffug), a chryfder blinder (cylchoedd 10⁷) yw 200–250 MPa (gostyngiad o 37–50% o holltau o safleoedd ffug), gan fod graddau diffyg ffitiadau yn gweithredu.
-Perfformiad Tymheredd Uchel: Mae'r strwythur lamellar yn darparu ymwrthedd ymgripiad cymedrol ar 300-400 gradd, ond mae cryfder tymheredd uchel yn gyffredinol yn israddol i ditaniwm gyr oherwydd dwysedd isel.
Egwyddor: Mae biledau titaniwm yn destun anffurfiad plastig tymheredd uchel (islaw -trawsws ar gyfer + aloion) trwy gyfrwng gofannu morthwyl neu wasg, gan dorri grawn cast bras a ffurfio microstrwythur anffurfiedig.
Strwythur Mewnol
Mae gan titaniwm ffug amireinio, dadffurfio + microstrwythurgyda llif grawn cyfeiriadol (gwead ffibrog) ar hyd y cyfeiriad ffugio. Mae'r adeiledd fel{1}}yn dileu diffygion castio (mandylledd, gwahaniad) ac yn torri grawn lamellar bras i mewn i ronynnau equiaxed neu bimodal + (yn dibynnu ar dymheredd ffugio a chyfradd oeri). Ar gyfer GR.5, mae anelio ar ôl gofannu yn cynhyrchu adeiledd hafal + unffurf gyda meintiau grawn o 5–10 μm (vs. 50–100 μm ar gyfer-deunydd cast).
Dwysedd
Mae gofannu yn dileu mandyllau mewnol ac yn cywasgu'r deunydd, gan arwain at adwysedd cymharol yn fwy na neu'n hafal i 99.5%, yn agos at ddwysedd damcaniaethol titaniwm. Mae'r dwysedd yn sicrhau nad oes unrhyw wagleoedd mewnol a allai achosi crynhoad straen.
Priodweddau Mecanyddol
Cryfder a Hydwythedd: Mae gan GR.5 wedi'i ffugio a'i anelio gryfder tynnol o 860–900 MPa, cryfder cynnyrch o 800 MPa, ac elongation o 10–15%, sy'n cynrychioli cyfuniad cytbwys o gryfder uchel a hydwythedd. Mae'r llif grawn cyfeiriadol yn arwain at anisotropi cymedrol (mae cryfder ar hyd y cyfeiriad ffugio 5-10% yn uwch na'r cyfeiriad traws).
Gwydnwch a Blinder: Mae caledwch torri asgwrn yn cyrraedd 55-65 MPa·m¹/², ac mae cryfder blinder beiciau 10⁷- yn 350–400 MPa, yn sylweddol uwch na thitaniwm bwrw, oherwydd mireinio grawn a dileu diffygion.
-Perfformiad Tymheredd Uchel: Mae microstrwythur deufoddol GR.5 ffug yn darparu ymwrthedd ymgripiad rhagorol ar 300-400 gradd (straen ymlusgol<0.1% at 200 MPa for 1000 h), outperforming cast and rolled grades.
Egwyddor: Mae ingotau neu biledau titaniwm yn cael eu prosesu trwy rolio poeth / oer i gynhyrchu cynfasau, platiau, neu stribedi, gydag anffurfiad plastig yn digwydd ar hyd y cyfeiriad treigl i ffurfio microstrwythur gwastad, gweadog.
Strwythur Mewnol
Mae gan ditaniwm rholio poeth arecrystallized equiaxed + microstructuregyda grawn yn ymestyn ar hyd y cyfeiriad treigl (gan ffurfio gwead treigl). Mae gan ditaniwm wedi'i rolio'n oer (cyn anelio) adeiledd anffurfiedig, gwaith caled gyda dwysedd dadleoli uchel; mae anelio ar ôl rholio oer yn mireinio grawn i 3–5 μm (minach na thitaniwm ffug). Ar gyfer dalennau GR.5, mae gan y strwythur rholio wead gwaelodol {0001} cryf, gan arwain at anisotropi sylweddol mewn ffurfadwyedd a phriodweddau mecanyddol.
Dwysedd
Mae treigl yn cyflawni dwysedd llawn gydag adwysedd cymharol yn fwy na neu'n hafal i 99.8%, gan fod yr anffurfiad cywasgol parhaus yn dileu mandylledd gweddilliol ac yn sicrhau pacio deunydd unffurf. Mae rholio oer yn gwella dwysedd ymhellach trwy leihau bylchau intergranular.
Priodweddau Mecanyddol
Cryfder a Hydwythedd: Annealed hot-rolled GR.5 sheets have a tensile strength of 850–880 MPa, yield strength of 780–800 MPa, and elongation of 12–18% (higher ductility than forged titanium due to finer grains). Cold-rolled (unannealed) GR.5 has ultra-high strength (tensile strength >1000 MPa) ond hydwythedd isel (elongation<5%) due to work hardening.
Gwydnwch a Blinder: Cryfder torasgwrn GR.5 wedi'i rolio yw 50–60 MPa·m¹/² (ychydig yn is na'r graddau ffug oherwydd anisotropi a achosir gan wead), tra bod cryfder blinder yn 380–420 MPa (yn uwch na deunydd ffug oherwydd maint grawn manylach a gorffeniad arwyneb llyfn).
Ffurfioldeb: Mae gan ddalenni wedi'u rholio ffurfadwyedd oer rhagorol (ee, plygu, stampio) ar hyd y cyfeiriad treigl, ond mae ffurfadwyedd yn wael yn y cyfeiriad traws oherwydd gwead cryf, gan gyfyngu ar eu defnydd mewn cydrannau siâp cymhleth.
Egwyddor: Mae powdr titaniwm (a gynhyrchir trwy ddulliau atomization nwy neu hydrid-dehydride (HDH)) yn cael ei gywasgu a'i sinteru ar dymheredd uchel i ffurfio cydrannau cwbl drwchus, gan alluogi gweithgynhyrchu siâp bron a rheoli microstrwythur.
Strwythur Mewnol
Mae titaniwm PM aiwnifform, -microstrwythur equiaxed mân(maint grawn 2-5 μm) heb unrhyw wead cyfeiriadol na gwahaniad, gan fod gronynnau powdr yn cael eu hailgrisialu'n llawn yn ystod sintro. Ar gyfer PM GR.5, matrics + homogenaidd yw'r microstrwythur gyda gronynnau mân -cyfnod mân wedi'u dosbarthu'n unffurf. Fodd bynnag, gall mandyllau gweddilliol (Llai na neu'n hafal i ffracsiwn cyfaint 1%) a mân gynhwysiant ocsid (o ocsidiad arwyneb powdr) aros ar ffiniau grawn.
Dwysedd
Mae dwysedd PM titaniwm yn dibynnu ar baramedrau sintering: gwactod sintered PM titaniwm wedi adwysedd cymharol o 98-99.5%, tra gall triniaeth post gwasgu isostatig poeth (HIP) gynyddu dwysedd i Fwy na neu'n hafal i 99.8%, gan gyfateb i lefelau titaniwm gyr. Mae powdr HDH (siâp afreolaidd) yn cynhyrchu dwysedd is na phowdr atomized nwy (siâp sfferig) oherwydd effeithlonrwydd pacio gwael.
Priodweddau Mecanyddol
Cryfder a Hydwythedd: Mae gan PM sintered GR.5 gryfder tynnol o 800-850 MPa, cryfder cynnyrch o 750-780 MPa, ac elongation o 8-12% (ychydig yn is na graddau gyr oherwydd mandylledd gweddilliol). Mae PM GR.5 wedi'i drin gan HIP yn cyflawni cryfder tynnol o 850–900 MPa ac ehangiad o 10–15%, sy'n debyg i ditaniwm ffug.
Gwydnwch a Blinder: Gwydnwch torri asgwrn PM GR.5 yw 45–55 MPa·m¹/² (yn is na deunydd gyr oherwydd cynhwysiant ocsid), a chryfder blinder yw 300–350 MPa (wedi'i wella i 380–400 MPa gyda HIP). Mae'r strwythur graen mân yn rhoi ymwrthedd traul rhagorol i PM titaniwm, sy'n fwy na'r graddau ffug.
Cost ac Addasu: Mae PM yn galluogi cynhyrchu cydrannau cymhleth heb fawr o wastraff materol, ond mae ocsidiad powdr a mandylledd yn cyfyngu ar ei ddefnydd mewn cymwysiadau awyrofod blinder uchel, gan ei gwneud yn addas ar gyfer cydrannau diwydiannol a meddygol (ee, mewnblaniadau orthopedig) â gofynion perfformiad cymedrol.
