1. Effaith ar Gryfder Deunyddiau Titaniwm
Mecanwaith cryfhau
Mae gan ditaniwm ddau strwythur grisial nodweddiadol: -pecynnu agos hecsagonol (HCP) -cyfnod a chorff-ciwbig wedi'i ganoli (BCC) -cyfnod. Mae'n well gan atomau ocsigen, fel atomau rhyng-ranol bach, feddiannu'r safleoedd interstitial yn y dellt titaniwm (y safleoedd octahedrol yn y dellt cyfnod - a'r safleoedd tetrahedrol neu octahedrol yn y -gyfnod delltog). Mae'r alwedigaeth hon yn achosi ystumiad dellt difrifol, gan ffurfio "maes straen" o amgylch yr atomau ocsigen. Pan fydd dadleoliadau yn y deunydd yn symud wrth lwytho, byddant yn cael eu rhwystro gan y maes straen hwn, sy'n gofyn am rym allanol uwch i barhau i symud, gan wella cryfder y deunydd.
Deddf dylanwad meintiol
Ar gyfer titaniwm pur fasnachol (ee, Gradd 1, Gradd 2, Gradd 3), mae gan y cynnydd mewn cynnwys ocsigen gydberthynas llinol â'r cynnydd mewn cryfder. Gan gymryd -titaniwm heb ei aloi fel enghraifft, pan fydd y cynnwys ocsigen yn cynyddu o 0.10 wt% i 0.40 wt%, mae ei gryfder tynnol yn cynyddu o tua 240 MPa i 480 MPa, ac mae cryfder y cynnyrch yn codi o tua 170 MPa i 370 MPa, cynnydd o bron i 120%.
Ar gyfer aloion titaniwm (ee, Gradd 5 Ti-6Al-4V), mae ocsigen hefyd yn gwella cryfder synergyddol ag elfennau aloi fel alwminiwm a vanadium. Pan fydd y cynnwys ocsigen yn Ti-6Al-4V yn cynyddu o'r safon 0.13 wt% (terfyn uchaf yn ASTM B348) i 0.20 wt%, gall ei gryfder tynnol gynyddu tua 50-80 MPa, ac mae cryfder y cynnyrch yn cynyddu 40-60 MPa. Fodd bynnag, bydd gormod o ocsigen yn torri cydbwysedd cyfansoddiad cyfnod yr aloi ac yn effeithio ar rôl elfennau aloi eraill.
2. Effaith ar Gwydnwch Deunyddiau Titaniwm
Mecanwaith lleihau caledwch
Brittleness a achosir gan ystumio dellt: Mae ystumiad dellt difrifol a achosir gan atomau ocsigen gormodol nid yn unig yn rhwystro symudiad dadleoli (effaith cryfhau) ond hefyd yn lleihau plastigrwydd y deunydd. Mae afleoliadau'n anodd eu llithro a'u lluosi, a phan fo'r deunydd yn destun straen trawiad neu gymhleth, mae craciau yn dueddol o gychwyn a lluosogi'n gyflym yn y rhanbarthau crynodedig afluniad, gan arwain at ostyngiad yng nghadernid yr hollt a chadernid yr effaith.
Newid strwythur cyfnod: Mewn aloion titaniwm -math, mae ocsigen yn sefydlogydd -, a fydd yn cynyddu ffracsiwn cyfaint y cyfnod brau - ar dymheredd ystafell ac yn lleihau anffurfiad y deunydd. Mewn aloion math + - (ee, Ti-6Al-4V), bydd gormod o ocsigen yn codi'r tymheredd / transus, gan arwain at gynnydd yng nghynnwys y cyfnod cynradd yn y microstrwythur a gostyngiad yng nghadernid y cyfnod wedi'i drawsnewid, gan leihau caledwch cyffredinol yr aloi.
Deddf dylanwad meintiol
Ar gyfer titaniwm pur yn fasnachol, pan fydd y cynnwys ocsigen yn fwy na 0.30 wt%, mae ei elongation yn gostwng o fwy na 25% (cynnwys ocsigen 0.10 wt%) i lai na 15%, ac mae caledwch yr effaith (Charpy V{-rhicyn) yn gostwng o 60-80 J/cm² i 20²-30 J. nodweddion amlwg.
Ar gyfer aloi Ti-6Al-4V, pan fydd y cynnwys ocsigen yn fwy na'r terfyn safonol (0.13 wt%), mae ei galedwch torri asgwrn (KIC) yn gostwng yn sylweddol. Pan fydd y cynnwys ocsigen yn cyrraedd 0.20 wt%, mae gwerth PEN yn disgyn o'r safon 55-60 MPa·m^(1/2) i 40–45 MPa·m^(1/2), ac mae'r deunydd yn dod yn fwy sensitif i grynodiad straen, sy'n cynyddu'r risg o dorri asgwrn brau yn y gwasanaeth yn fawr.
3. Trothwy Critigol a Rheolaeth Beirianyddol Cynnwys Ocsigen
Terfynau safonol
Yn ôl safonau ASTM, uchafswm cynnwys ocsigen titaniwm gradd 1 masnachol pur yw 0.18 wt%, Gradd 2 yw 0.25 wt%, Gradd 3 yw 0.35 wt%, a Gradd 5 Ti-6Al-4V yw 0.13 wt%. Ar gyfer aloion titaniwm gradd awyrofod (ee, Ti-6Al-4V ELI, interstitial isel ychwanegol), mae'r cynnwys ocsigen yn cael ei leihau ymhellach i Llai na neu'n hafal i 0.10 wt% i sicrhau caledwch tra-uchel ar gyfer cydrannau allweddol (ee, llafnau injan awyrennau, offer glanio).
Rheoli arwyddocâd
Ar gyfer cydrannau strwythurol sy'n gofyn am wydnwch uchel (ee, fframiau ffiwslawdd awyrofod, rhannau strwythurol corff morol), mae cynnwys ocsigen isel yn cael ei ffafrio er mwyn osgoi methiant brau;
Ar gyfer cydrannau sydd angen cryfder uchel ond caledwch cymedrol (ee, sgriwiau esgyrn meddygol, caewyr mecanyddol cyffredinol), gellir dewis cynnwys ocsigen ychydig yn uwch ond yn safonol- i ddiwallu anghenion cryfder heb aberthu diogelwch gwasanaeth.
