Titanyum Molibden Alaşımı: Faz Yapısı, Sertlik ve Mekanik Özellikler

Titanyum-molibden alaşımları, molibdenin beta-kararlılaştırıcı element olarak görev yaptığı kompakt, iyi-incelenmiş bir ikili titanyum alaşımları ailesidir. Molibden içeriğindeki küçük değişiklikler bile alaşımı bir dizi faz yapısı boyunca hareket ettirir ve her faz farklı bir sertlik, bükülme mukavemeti ve sertlik dengesi sağlar. Bu nedenle, ağırlıkça %6 ila 20 Mo içeren ikili Ti-Mo alaşımları üzerine yayınlanmış çalışma, düşük-modüllü veya yüksek-sertlikteki titanyum malzeme seçildiğinde yararlı bir referans noktasıdır.

İkili Ti-Mo Alaşımlarının Faz Yapısı

Deneysel sonuçlar, döküm Ti-Mo alaşımlarının kristal yapısının ve morfolojisinin molibden içeriğine duyarlı olduğunu göstermektedir. Bu sekans ani olmaktan çok aşamalıdır, bu nedenle molibden seviyesi herhangi bir spesifikasyonda sabitlenecek ilk değişkendir.

Molibden içeriği	Baskın yapı	Morfoloji notu
Ticari olarak saf titanyum	Altıgen alfa-asal ( ')	Tüy-benzeri morfoloji
ağırlıkça %6 Mo	İnce iğnemsi martensitik ortorombik alfa-çift-asal ( ″)	İnce sivri martenzit
ağırlıkça %7,5 Mo	Martensitik ″ tüm alaşıma hakimdir	Tek baskın ″ yapı
ağırlıkça %10 Mo ve üzeri	Tutulan beta ( ) aşaması	tek önemli aşama haline gelir

Aralığın alt ucunda, ticari olarak saf titanyumun altıgen 'fazı, molibden ağırlıkça yaklaşık %6'ya ulaştığında yerini ince iğnemsi martenzitik' yapıya bırakır. Ağırlıkça %7,5 Mo'da alaşımın tamamına martensitik yapı hakimdir. Yaklaşık ağırlıkça %10 Mo'dan itibaren tutulan faz tek ana faz haline gelir ve malzeme, martensitik bir alaşımdan ziyade bir beta titanyum alaşımı gibi davranır.

Ti-Mo Serisi Genelinde Sertlik

Sertlik faz yapısını takip eder. İncelenen tüm Ti-Mo alaşımları arasında ″ fazlı Ti-7,5Mo alaşımı en düşük sertliğe sahipken, ağırlıkça %10 ve 12,5 Mo içeren faz alaşımları en yüksek sertliğe sahipti. Ti-7.5Mo'nun mikro sertliği Ti-6Al-4V'den %10.5, Ti-13Nb-13Zr'den ise %7.7 daha düşüktü.

Ti-7.5Mo ( ″)- ikili serideki en yumuşak kalitedir ve mikro sertlik açısından hem Ti-6Al-4V hem de Ti-13Nb-13Zr'den daha yumuşaktır.

Ti-10Mo ve Ti-12.5Mo ( )- tamamen korunan beta yapısını yansıtan serideki en zor notlar.

Pratik okuma- sertliği, yapı ″'den ″'ye doğru ilerledikçe artar, dolayısıyla molibden içeriği, aşınma ve deformasyon tepkisini ayarlamak için kullanılabilir.

Eğilme Dayanımı ve Eğilme Modülü

Güç ve sertlik aynı trendi takip etmiyor ve seriyi ilginç kılan da bu. Ti-7.5Mo'nun bükülme mukavemeti, Ti-15Mo ve Ti-13Nb-13Zr'ninkine benzer ve ticari olarak saf titanyumdan daha yüksektir. Bu nedenle alaşım düşük sertliği nedeniyle seçildiğinde mukavemetten ödün verilmez.

″-baskın Ti-7.5Mo alaşımının bükülme modülü alternatiflerinden önemli ölçüde daha düşüktür:

Ti-15Mo'dan %22 daha düşük

Ti-6Al-4V'den %47 daha düşük

Ti-13Nb-13Zr'den %17 daha düşük

Ticari olarak saf titanyumdan yaklaşık %40 daha düşük

Orta düzey dayanım ve düşük modül kombinasyonu olağandışıdır ve bu durum, bir bileşenin direnmek yerine esnemesi gereken durumlarda neden ″ titanyum-molibden alaşımlarının dikkat çektiğini açıklar.

Düşük-Modül Kombinasyonu Neden Önemlidir?

Birçok titanyum uygulamasında aşırı sertlik bir avantajdan çok bir sorumluluktur. Çevreleyen malzemenin çok üzerindeki bir modül, arayüzdeki gerilimi yoğunlaştırır ve daha sert olan bileşen, yükün orantısız bir payını taşır. Bükülme mukavemetini karşılaştırılabilir bir seviyede tutarken modülün azaltılması, yük yolunun daha eşit bir şekilde paylaşılmasına olanak tanır; bu, bitişik parçaların elastik tepkisine uyması gereken yük-taşıma bileşenleri için düşük-modüllü titanyum alaşımlarına olan ilginin arkasındaki mekanizmadır.

Sertlik verileri resmi tamamlıyor. Düşük bir modül istendiğinde, ağırlıkça %7,5 civarında Mo olan ″ yapısı doğal seçimdir; daha yüksek sertliğin tercih edildiği ve daha sert bir tepkinin kabul edilebilir olduğu durumlarda, ağırlıkça %10 Mo ve üzerinde tutulan yapılar daha uygundur. Faz yapısı molibden içeriğine çok duyarlı olduğundan, küçük bileşim farklılıkları ölçülebilir özellik farklılıklarına dönüşür ve molibden aralığını açık bırakan bir spesifikasyon tutarlı özellikler sağlamayacaktır.

Seçim ve İşleme Rehberi

Önce molibden aralığını düzeltin- faz ve dolayısıyla sertlik ve modül doğrudan bundan kaynaklanır. Ağırlıkça yüzde birkaç oranındaki değişikliği malzeme değişikliği olarak değerlendirin.

Bitmiş üründeki aşamayı onaylayınDöküm veya ısıl-işlem görmüş durumdaki - X-X-ışını kırınımı, ″ veya bir karışım elde edilip edilmediğini doğrulamanın doğrudan yoludur.

Önemli olan özellikleri ölçünAşınma ve deformasyon davranışı için - mikro sertlik ve bükülme mukavemeti ve bükülme modülü için-üç noktalı bükülme.

Bilinen referanslarla karşılaştırın- Ti-6Al-4V, Ti-15Mo ve Ti-13Nb-13Zr sertlik, bükülme mukavemeti ve modül karşılaştırmaları için belirlenmiş temel çizgileri sağlar.

Döküm hassasiyetini bekleyin- yapı ve morfoloji molibden içeriğine bağlı olduğundan, döküm sırasındaki termal geçmiş ve sonraki işlemler kontrol edilmeli ve belgelenmelidir.

Sıkça Sorulan Sorular

S: Hangi Ti-Mo alaşımı en düşük sertliğe sahiptir?
″ fazlı Ti-7,5Mo alaşımı, incelenen ikili titanyum-molibden alaşımları arasında en düşük sertliğe sahiptir.

S: Serideki hangi alaşımlar en serttir?
Ağırlıkça %10 ve %12,5 Mo içeren faz alaşımları serinin en yüksek sertliğini gösterdi.

S: Ti-7.5Mo, mikro sertlik açısından Ti-6Al-4V ile nasıl karşılaştırılır?
Mikrosertlik değeri Ti-6Al-4V'den %10,5, Ti-13Nb-13Zr'den ise %7,7 daha düşüktür.

S: Ti-7.5Mo'nun bükülmesi diğer titanyum alaşımlarına göre daha mı zayıf?
Hayır. Bükülme mukavemeti Ti-15Mo ve Ti-13Nb-13Zr'ye benzer ve ticari olarak saf titanyumdan daha yüksektir.

S: ″ Ti-7.5Mo'nun bükülme modülü ne kadar düşük?
Ti-15Mo'dan %22, Ti-6Al-4V'den %47, Ti-13Nb-13Zr'den %17 ve ticari olarak saf titanyumdan yaklaşık %40 daha düşüktür.

S: Molibden içeriği neden bu kadar önemli?
Dökme alaşımın kristal yapısı ve morfolojisi buna duyarlı olduğundan: ağırlıkça %6 Mo ince iğnemsi martensitik ″ verir, ağırlıkça %7,5 Mo'ya ″ hakimdir ve ağırlıkça %10 Mo veya daha fazla yaprak tek ana faz olarak tutulur.

S: Bu özellik haritasının pratik kullanımı nedir?
Alaşımın, düşük modüle ihtiyaç duyulan ″ yapısına ve daha yüksek sertliğin tercih edildiği yapılara - uygulamasıyla eşleştirilmesine olanak tanır.