Aliajele de titan sunt materiale ușoare avansate, indispensabile pentru multe aplicații critice. Principalul element al industriei titanului este aliajele de titan, care sunt formulate prin completări de aliere care stabilizează fazele. Lucrarea noastră se concentrează pe valorificarea a două dintre cele mai puternice elemente de stabilizare și întăritor pentru - aliaje de titan, oxigen și fier, care sunt ușor abundente. Cu toate acestea, efectul îmbrățișat al oxigenului a descris colocvial drept „kryptonit la titan, iar microsegregarea fierului și -au împiedicat combinația pentru dezvoltarea de aliaje puternice și ductile - titan -oxigen -erou. Aici integrăm proiectarea aliajului cu proiectarea procesului de producție de aditivi (AM) pentru a demonstra o serie de compoziții de titan -oxigen -erou care prezintă proprietăți de tracțiune deosebite. Vă explicăm originile la scară atomică ale acestor proprietăți folosind diverse tehnici de caracterizare. Abundența de oxigen și fier și simplitatea procesului pentru fabricarea în formă de net sau aproape net de către AM fac ca acestea să fie-aliaje de titan-oxigen-erou atractive pentru o gamă diversă de aplicații. Mai mult, acestea oferă promisiuni pentru utilizarea la scară industrială a titanului de burete în afara gradului sau a buretei-oxigen-oxigen-un produs de deșeuri industriale în prezent. Potențialul economic și de mediu de reducere a amprentei de carbon a producției de titan cu burete intensiv în energie este substanțială.
Majoritatea aliajelor de titan industrial (TI) posedă microstructuri bazate pe cele două faze de bază ale Ti, Hexagonal Plack Placat (HCP) și Cubic centrat pe corp (BCC). Reprezentată de TI - 6Al -4V (WT% utilizat în toată lumea, cu excepția cazului în care se specifică), - aliajele TI sunt coloana vertebrală a industriei TI1,2. Ele pot forma microstructuri cuprinzând lamelari-cu o relație de orientare aproape de burgeatori, echiaxed și sau globulari între lamele. Fiecare dintre aceste microstructuri are merite și dezavantaje, făcând - aliaje TI versatile pentru diverse aplicații industriale. Din acestea, microstructura lamelară a fost aplicată în mod obișnuit.
Problema cu O ca stabilizator principal -faza în TI este efectul său de îmbrățișare datorită interacțiunilor sale puternice cu luxațiile în timpul deformării. Mai mult, o schimbă echilibrul de fază, promovând formarea Embrittlingului2-Phase (ti3AL). Aceste constrângeri au dus la următoarea regulă de proiectare empirică pentru aliaje TI industriale: Al + 10 (O + C + 2 n) + 1/3Sn + 1/6zr< 9.0% . For Ti–6Al–4V, this design rule requires less than 0.12% O at 0.05% N and 0.08% C, which was relaxed to 0.13% O for Grade 23 Ti–6Al–4V and 0.20% O for Grade 5 Ti–6Al–4V. Following this rule, a lower Al content allows for a higher O content. Indeed, the latest industrial α–β Ti alloy ATI 425 (Ti–4.5Al–3V–1.8Fe–0.3O), allows 0.3% O maximum because of its lower Al content, for which the above empirical rule accepts a maximum of 0.31% O. If no Al is included, this rule allows a maximum of 0.72% O.
Există mai multe opțiuni pentru stabilizatori în faza în TI, FE fiind cea mai eficientă și mai ieftină. Mai mult, FE este al doilea stabilizator cu cea mai ușoară. Cu toate acestea, utilizarea sa a fost constrânsă de formarea de flucuri stabilizate cu Fe în timpul solidificării lingourilor (până la un centimetri în dimensiune; nota suplimentară 1), care poate afecta semnificativ proprietățile mecanice. Prin urmare, utilizarea Fe este de obicei limitată la aproximativ 2% în aliajele TI industriale, cum ar fi ATI 425 și TI - 10V - 2FE - 3AL.
