Gwrthsefyll Effaith a Dirywiad Cryfder Tymheredd Uchel Hirdymor o Aloi Titaniwm Gradd 5 (Ti-6Al-4V)
Aloi titaniwm Gradd 5, a elwir yn gyffredin fel Ti-6Al-4V, yw'r aloi titaniwm alffa-beta a ddefnyddir fwyaf mewn meysydd awyrofod, morol, meddygol a pheirianneg cyffredinol. Mae ei berfformiad o dan lwytho effaith a gwasanaeth tymheredd uchel hirdymor yn hanfodol ar gyfer diogelwch strwythurol a bywyd gwasanaeth. Isod mae dadansoddiad manwl o'i wrthwynebiad effaith a chadw cryfder tymheredd uchel.
Yn gyntaf, mae ymwrthedd trawiad yn cyfeirio at allu deunydd i amsugno egni a gwrthsefyll hollt o dan lwythiad deinamig neu sioc, a fesurir yn nodweddiadol gan brofion effaith Charpy V-notch (CVN).
Yn y cyflwr anelio, mae Ti-6Al-4V yn arddangos caledwch effaith tymheredd ystafell rhagorol, gyda gwerthoedd egni effaith Charpy nodweddiadol yn amrywio o 25 i 40 J ar gyfer sbesimenau safonol. Mae'r lefel hon o galedwch yn caniatáu i'r aloi wrthsefyll llwythi sydyn, dirgryniadau, a mân effeithiau heb dorri asgwrn brau, gan ei gwneud yn addas ar gyfer cydrannau strwythurol deinamig fel rhannau gêr glanio awyrennau, caewyr, ac offer morol.
Fodd bynnag, mae ymddygiad effaith yn sensitif iawn i driniaeth wres a microstrwythur.
Yn y cyflwr hydoddiant wedi'i drin a'i heneiddio (STA), er bod cryfder a chaledwch yn cynyddu, mae caledwch effaith yn gostwng ychydig, yn gyffredinol yn amrywio o 15 i 25 J. Mae'r gostyngiad hwn oherwydd dyddodiad cyfnod alffa mân yn y matrics beta, sy'n cynyddu cryfder ond yn lleihau hydwythedd. Mae rhiciau, diffygion arwyneb, a thrwch hefyd yn dylanwadu ar berfformiad effaith. Mae adrannau neu gydrannau trwchus gyda rhiciau miniog yn dangos egni llai o effaith, tra bod cynhyrchion llyfn, tenau yn cynnal gwell gwydnwch. Ar y cyfan, mae Ti-6Al-4V yn dangos ymwrthedd da i fethiant effaith o'i gymharu â llawer o ddur cryfder uchel ac aloion alwminiwm ar lefelau dwysedd tebyg.
Yn ail, o ran gwasanaeth tymheredd uchel hirdymor a diraddio cryfder, argymhellir Ti-6Al-4V yn gyffredinol i'w ddefnyddio ar dymheredd hyd at 300 gradd i 350 gradd am gyfnodau estynedig.
Ar dymheredd is na 200 gradd, ychydig iawn o ddiraddiad cryfder y mae'r aloi yn ei ddangos hyd yn oed ar ôl miloedd o oriau o amlygiad. Mae priodweddau tynnol a ymgripiad yn parhau i fod yn sefydlog, heb unrhyw frasu na meddalu microstrwythurol sylweddol.
Pan fydd yn agored i dymheredd rhwng 200 gradd a 300 gradd, mae effeithiau sefydlogrwydd thermol bach yn ymddangos dros amser. Mae'r aloi yn profi ychydig o frasu cyfnod alffa ac ymlacio straen gweddilliol, gan arwain at ostyngiad bach mewn cryfder tynnol a chynnyrch-yn nodweddiadol llai na 10% ar ôl heneiddio hirdymor. Mae'r gostyngiad hwn yn dderbyniol ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau strwythurol nad ydynt yn rhai awyrofod.
Uwchlaw 350 gradd i 400 gradd, mae diraddiad cryfder sylweddol yn digwydd o dan wasanaeth hirfaith.
Mae newidiadau microstrwythurol carlam, gan gynnwys twf grawn alffa a dadelfeniad cyfnod beta, yn lleihau ymwrthedd ymgripiad a chryfder tynnol. Gall colledion cryfder gyrraedd 15% i 30% neu fwy, yn dibynnu ar amser amlygiad a thymheredd. Felly, ni argymhellir Ti-6Al-4V ar gyfer cymwysiadau straen uchel hirdymor uwchlaw 350 gradd.
I grynhoi, mae aloi titaniwm Gradd 5 yn dangos ymwrthedd effaith dda i ragorol ar dymheredd ystafell, yn dibynnu ar driniaeth wres a geometreg.Mae'n cynnal priodweddau mecanyddol sefydlog gydag ychydig iawn o ddiraddiad cryfder ar dymheredd hyd at 200 gradd, a dim ond colledion cymedrol o dan 300 gradd. Uwchlaw 350 gradd, mae gwasanaeth hirdymor yn arwain at feddalu amlwg a llai o gapasiti cludo llwythi. Mae'r cyfuniad hwn o galedwch effaith a sefydlogrwydd thermol cymedrol yn gwneud Ti-6Al-4V yn ddewis dibynadwy ar gyfer cydrannau strwythurol sy'n destun llwythi deinamig a thymheredd cymedrol uchel.
