1. Lykilafkastakröfur fyrir háhita-títan málmblöndur
Styrk varðveisla: Viðhalda nægilegri tog- og uppskeruþol við markhitastig án verulegrar niðurbrots.
Skriðþol: Lágmarka varanlega aflögun við-langtíma kyrrstöðu eða hringrásarálag við háan hita (lykill bilunarhamur fyrir byggingarhluta í-háum hita).
Oxunarþol: Myndaðu þétta, stöðuga oxíðfilmu til að koma í veg fyrir alvarlega oxun og flögnun í háum-hitalofti eða ætandi andrúmslofti.
Örbyggingarstöðugleiki: Forðastu fasabreytingar (td → fasaskipti eða útfelling brothættra millimálmfasa) sem gætu skert afköst við langvarandi háan-hita.
2. Aðal háhita-títan málmblöndur fyrir 400 gráður + þjónustu
2.1 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242)
Efnasamsetning og örbygging: Það inniheldur ál (-jöfnunarefni), tin (hlutlaus styrkingarefni), sirkon (kornhreinsiefni) og mólýbden (í meðallagi -jöfnunarefni). Örbygging þess samanstendur af aðal -fasafylki með litlu broti af -fasa (5–10%) við kornmörk, sem tryggir bæði háan-hitastöðugleika og meðallagi sveigjanleika.
Afköst við háan-hita:
Við 450 gráður helst togstyrkur þess yfir 700 MPa (miðað við<600 MPa for Grade 5 at the same temperature), and its yield strength exceeds 600 MPa.
Það sýnir framúrskarandi skriðþol: við streitu 300 MPa við 450 gráður er skriðþynningarhraði minna en 1×10^-7/klst., mun lægra en gráðu 5 (sem fer yfir 1×10^-5/klst við sömu aðstæður).
Oxunarviðnám þess er betri en gráðu 5: eftir 1000 klukkustunda váhrif við 500 gráður er oxíðlagsþykktin aðeins ~15 μm, án speglunar eða innri oxunar.
Umsóknarsviðsmyndir: Mikið notað í flugvéla-íhluti eins og þjöppublöð (lág-til-miðlungsþrýstiþrep), stýrisskífur og útblásturshlíf, sem og há-burðarhluti fyrir gastúrbínur og íhluti eldsneytiskerfis eldsneytishreyfla.
2.2 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti-6246)
Efnasamsetning og örbygging: Það hefur sömu grunnþætti og Ti-6242 en með hærra mólýbdeninnihaldi (6% á móti. 2% í Ti-6242), eykur -fasahlutfallið (10–15%) og eykur styrkingu úrkomu við hitameðferð. Örbygging þess er með jafnáxuðum kornum og -fasa fylki með fínu botnfalli eftir öldrun.
Afköst við háan-hita:
Við 500 gráður er togstyrkur þess ~650 MPa og flæðistyrkur er ~580 MPa, sem gerir hann 10–15% sterkari en Ti-6242 við þetta hitastig.
Skriðþol þess er framúrskarandi: undir 250 MPa álagi við 500 gráður er 1000-stunda skriðaflögun minni en 0,1%, sem uppfyllir kröfur um háhlaða-íhluti flugvéla.
Oxunarþol er sambærilegt við Ti-6242, með verndandi oxíðlag sem myndast við hitastig allt að 550 gráður fyrir skammtímaþjónustu.
Umsóknarsviðsmyndir: Aðallega notað fyrir há-álagsíhluti í flugvélar-, þar á meðal háþrýstiþjöppudiska, snúningsás og túrbínublaðrætur (fyrir hreyfla með hitastig túrbínuinntaks undir 600 gráðum), sem og burðarhluta fyrir háhljóðsflugvélar.
2.3 Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-52244)
Efnasamsetning og örbygging: Það inniheldur mikið magn af -stöðugleikaefnum (mólýbdeni og krómi), sem halda í metstöðugu -fasafylki við stofuhita og mynda fínt botnfall við öldrun. Málblönduna hefur samræmda, ó-stefnuvirka örbyggingu án þess að kornamörkin séu brothætt.
Afköst við háan-hita:
Við 450 gráður nær togstyrkur þess ~750 MPa og viðheldur háum þreytustyrk (meira en eða jafnt og 350 MPa við hringlaga hleðslu), sem gengur betur en nærri - málmblöndur í kraftmiklu álagssviði.
Skriðþol þess er nægjanlegt fyrir 450 gráðu þjónustu (skríðálag<0.2% at 300 MPa for 1000 hours) and it has good oxidation resistance in air, with minimal scaling up to 500°C.
Umsóknarsviðsmyndir: Tilvalið fyrir soðna há-hitaíhluti eins og útblástursgrein flugvéla-, eftirbrennara í flugvélum og há-þrýstihylki í efnavinnslustöðvum (fyrir ætandi há-hitaefni).
2.4 Ti-1100 (Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si)
Efnasamsetning og örbygging: Það inniheldur sílikon (skríð-þolið frumefni sem myndar fínt kísilútfellingar) til að auka skriðafköst við háan-hita. Örbygging þess er aðal -fasa fylki með dreifðum kísilögnum og snefil -fasa, sem tryggir langtíma örbyggingarstöðugleika við 600 gráður.
Afköst við háan-hita:
Við 550 gráður er togstyrkur þess ~680 MPa og skriðþol hennar er óviðjafnanleg meðal títan málmblöndur: undir 200 MPa álagi við 600 gráður er 1000 klukkustunda skriðaflögunin<0.15%.
Oxunarþol þess eykst með myndun Si-ríks oxíðlags, sem hindrar frekari súrefnisdreifingu; eftir 500 klukkustundir við 600 gráður, helst oxíðlagið þétt og viðloðandi.
Umsóknarsviðsmyndir: Frátekið fyrir háþróaða-hreyfla háþrýstiþjöppuíhluti (fyrir há-þjöppuvélar), háhljóðvarma burðarhluta ökutækja og háan-hitahluta í geimknúningskerfum (þar sem þyngdarminnkun er mikilvæg og nikkel-ofurblöndur eru of þungar).
3. Valleiðbeiningar fyrir háhita-títanblöndur
Fyrir 400–450 gráðu þjónustu: Ti-6242 er kostnaðar-hagkvæmt val, jafnvægi á afköstum og framleiðni fyrir flestar flugvélar og iðnaðarnotkun.
Fyrir 450–550 gráðu þjónustu: Ti-6246 er ákjósanlegur fyrir kröfur um mikla styrkleika, en Ti-52244 er ákjósanlegur fyrir soðna íhluti.
Fyrir 550–600 gráðu þjónustu: Ti-1100 er eini raunhæfi títan álvalkosturinn, þó hann krefjist sérhæfðrar hitameðhöndlunar og hefur hærri framleiðslukostnað (viðskipti- vegna mikillar háhitaframmistöðu).
4. Takmarkanir og viðbótarskýringar
Almennt er ekki mælt með títan málmblöndur fyrir samfellda þjónustu yfir 600 gráður þar sem oxunarþol þeirra og skriðafköst rýrna hratt (nikkel-ofurblöndur verða aðalvalkosturinn fyrir 600 gráður + ofur-háan-hitaskilyrði).
Fyrir háan-hitaþjónustu í ætandi andrúmslofti (td með brennisteins- eða klóríðmengun), er hægt að setja yfirborðshúð (td ál- eða kísilhúð) á til að auka enn frekar oxunar- og tæringarþol þessara málmblöndur.
