סגסוגת מוליבדן טיטניום: מבנה שלב, קשיות ומאפיינים מכניים

סגסוגות טיטניום-מוליבדן הן משפחה קומפקטית,-נחקרת היטב של סגסוגות טיטניום בינאריות שבהן מוליבדן פועל כיסוד המייצב בטא-. אפילו שינויים צנועים בתכולת המוליבדן מעבירים את הסגסוגת על פני סדרה של מבני פאזה, וכל שלב מביא לאיזון שונה של קשיות, חוזק כיפוף וקשיחות. העבודה שפורסמה על סגסוגות Ti-Mo בינאריות המכילות 6 עד 20% משקל Mo היא אפוא נקודת ייחוס שימושית כאשר נבחר חומר טיטניום בעל קשיות- נמוכה או גבוהה-.

מבנה שלב של סגסוגות Ti-בינאריות

תוצאות ניסוי מראות שמבנה הגביש והמורפולוגיה של סגסוגות Ti-Mo יצוק רגישות לתכולת המוליבדן שלהן. הרצף הוא פרוגרסיבי ולא פתאומי, וזו הסיבה שרמת מוליבדן היא המשתנה הראשון לתקן בכל מפרט.

תכולת מוליבדן	מבנה דומיננטי	הערה מורפולוגית
טיטניום טהור מסחרית	אלפא משושה-ראשון ( ')	נוצה-כמו מורפולוגיה
6% משקל מו	אלפא -כפול- דקיק מרטנסיטי אורתורומבי ( ″)	מרטנזיט עגול משובח
7.5% משקל מו	Martensitic ″ שולט בכל הסגסוגת	מבנה דומיננטי יחיד
10% משקל מו ומעלה	שלב בטא נשמר ( ).	הופך לשלב העיקרי היחיד

בקצה הנמוך של הטווח, השלב המשושה של טיטניום טהור מסחרית מפנה את מקומו למבנה מרטנסיטי ″ אצילי עדין ברגע שהמוליבדן מגיע לכ-6% משקל. ב-7.5% mo בערך מ-10% משקל מו ומעלה, הפאזה הנשמרת הופכת לשלב העיקרי היחיד, והחומר מתנהג כסגסוגת בטא טיטניום ולא כסגסוגת מרטנסיטית.

קשיות על פני סדרת Ti-Mo

קשיות עוקבת אחר מבנה הפאזה. מבין כל סגסוגות ה-Ti-Mo שנבדקו, לסגסוגת ″ Phase Ti-7.5Mo הייתה הקשיות הנמוכה ביותר, בעוד לסגסוגות הפאזה המכילות 10 ו-12.5% ​​משקל Mo היו הגבוהה ביותר. קשיות המיקרו של Ti-7.5Mo הייתה נמוכה מזו של Ti-6Al-4V ב-10.5% ונמוכה מזו של Ti-13Nb-13Zr ב-7.7%.

Ti-7.5Mo (")- הדרגה הרכה ביותר בסדרה הבינארית, ורכה יותר מ-Ti-6Al-4V וגם מ-Ti-13Nb-13Zr במונחי מיקרו-קשיות.

Ti-10Mo ו-Ti-12.5Mo ( )- הציונים הקשים ביותר בסדרה, המשקפים את מבנה הביטא שנשמר במלואו.

קריאה מעשיתהקשיות - עולה ככל שהמבנה עובר מ-″ ל- , כך שניתן להשתמש בתוכן מוליבדן כדי לכוון את תגובת הבלאי והעיוות.

חוזק כיפוף ומודול כיפוף

החוזק והנוקשות לא הולכים באותה מגמה, וזה מה שהופך את הסדרה למעניינת. חוזק הכיפוף של Ti-7.5Mo דומה לזה של Ti-15Mo ו-Ti-13Nb-13Zr, וגבוה מזה של טיטניום טהור מסחרית. לכן החוזק אינו מוקרב כאשר הסגסוגת נבחרת בשל קשיחותה הנמוכה.

מודול הכיפוף של סגסוגת ה-Ti-7.5Mo ה″-הנשלטת נמוך משמעותית מהחלופות:

נמוך ב-22% מ-Ti-15Mo

נמוך ב-47% מ-Ti-6Al-4V

נמוך ב-17% מ-Ti-13Nb-13Zr

נמוך בכ-40% מטיטניום טהור מסחרית

השילוב של חוזק מתון ומודולוס נמוך הוא יוצא דופן, והוא מסביר מדוע סגסוגות ה-"טיטניום-מוליבדן מושכות תשומת לב בכל מקום שבו רכיב חייב להתגמש ולא להתנגד.

מדוע חשוב שילוב המודולים הנמוך-

ביישומי טיטניום רבים, קשיחות יתר היא אחריות ולא יתרון. מודולוס הרבה מעל זה של החומר שמסביב מרכז את הלחץ בממשק, והרכיב הנוקשה יותר נושא חלק לא פרופורציונלי מהעומס. הפחתת המודולוס תוך שמירה על חוזק הכיפוף ברמה דומה מאפשרת לחלוק את נתיב העומס בצורה שווה יותר, וזה המנגנון מאחורי העניין בסגסוגות טיטניום עם -מודול נמוך עבור רכיבים נושאי עומס- שחייבים להתאים לתגובה האלסטית של חלקים סמוכים.

נתוני הקשיות משלימים את התמונה. היכן שרצוי מודולוס נמוך, מבנה ″ בסביבות 7.5 wt% Mo הוא הבחירה הטבעית; כאשר קשיות גבוהה יותר מועדפת ותגובה קשיחה יותר מקובלת, המבנים המוחזקים ב-10% משקל מו ומעלה מתאימים יותר. מכיוון שמבנה הפאזה כל כך רגיש לתכולת מוליבדן, הבדלי הרכב קטנים מתורגמים להבדלים מאפיינים מדידים, ומפרט שמשאיר את טווח המוליבדן פתוח לא יספק תכונות עקביות.

הנחיית בחירה ועיבוד

תחילה תקן את טווח המוליבדן- השלב, ולכן הקשיות והמודלוס, נובעים ישירות ממנו. התייחסו לשינוי של כמה אחוזי משקל כאל שינוי של חומר.

אשר את השלב במוצר המוגמר- עקיפה של קרני X- על המצב המטופל או בחום- הוא הדרך הישירה לאמת אם התקבלה ″ או תערובת.

מדוד את המאפיינים החשובים- מיקרו קשיות להתנהגות בלאי ודפורמציה, וכיפוף שלוש- נקודות לחוזק כיפוף ומודול כיפוף.

השווה מול הפניות ידועות- Ti-6Al-4V, Ti-15Mo ו-Ti-13Nb-13Zr מספקים את קווי הבסיס שנקבעו להשוואת קשיות, חוזק כיפוף ומודולוס.

צפו לרגישות לליהוק- מכיוון שהמבנה והמורפולוגיה תלויים בתוכן מוליבדן, יש לשלוט ולתעד את ההיסטוריה התרמית במהלך היציקה וכל טיפול אחר.

שאלות נפוצות

ש: לאיזו סגסוגת Ti-מו יש את הקשיות הנמוכה ביותר?
לסגסוגת ″ Phase Ti-7.5Mo יש את הקשיות הנמוכה ביותר מבין סגסוגות הטיטניום-מוליבדן הבינאריות שנחקרו.

ש: אילו סגסוגות בסדרה הן הקשות ביותר?
סגסוגות הפאזה המכילות 10 ו-12.5% ​​משקל מו הראו את הקשיות הגבוהה ביותר של הסדרה.

ש: איך Ti-7.5Mo משתווה ל-Ti-6Al-4V במיקרו-קשיחות?
ערך המיקרו-קשיות שלו נמוך ב-10.5% מזה של Ti-6Al-4V ונמוך ב-7.7% מזה של Ti-13Nb-13Zr.

ש: האם Ti-7.5Mo חלש יותר בכיפוף מסגסוגות טיטניום אחרות?
לא. חוזק הכיפוף שלו דומה ל-Ti-15Mo ו-Ti-13Nb-13Zr, וגבוה מטיטניום טהור מסחרית.

ש: כמה נמוך מודול הכיפוף של ″ Ti-7.5Mo?
הוא נמוך ב-22% מ-Ti-15Mo, נמוך ב-47% מ-Ti-6Al-4V, ב-17% מ-Ti-13Nb-13Zr ונמוך בכ-40% מטיטניום טהור מסחרית.

ש: מדוע תוכן מוליבדן חשוב כל כך?
מכיוון שמבנה הגביש והמורפולוגיה של הסגסוגת היצוקה רגישים אליו: 6%% Mo מעניק מרטנסיטי משולב עדין ″, 7.5%% Mo נשלט על ידי ″, ועלים של 10% Mo או יותר נשמרים כשלב העיקרי היחיד.

ש: מהו השימוש המעשי במפת הנכסים הזו?
הוא מאפשר להתאים את הסגסוגת ליישום - המבנה ″ שבו יש צורך במודולוס נמוך, ולמבנים שבהם מועדפת קשיות גבוהה יותר.