1. Keperluan Prestasi Utama untuk Aloi Titanium Suhu Tinggi-
Pengekalan kekuatan: Mengekalkan kekuatan tegangan dan hasil yang mencukupi pada suhu sasaran tanpa degradasi yang ketara.
Rintangan rayapan: Kurangkan ubah bentuk kekal di bawah-beban statik atau kitaran jangka panjang pada suhu tinggi (mod kegagalan utama untuk komponen struktur suhu tinggi-).
Rintangan pengoksidaan: Membentuk filem oksida yang padat dan stabil untuk mengelakkan pengoksidaan dan penskalaan yang teruk dalam-udara bersuhu tinggi atau atmosfera yang menghakis.
Kestabilan mikrostruktur: Elakkan transformasi fasa (cth, → peralihan fasa atau pemendakan fasa antara logam rapuh) yang boleh menjejaskan prestasi semasa pendedahan suhu-tinggi yang berpanjangan.
2. Aloi Titanium Suhu Tinggi Utama- untuk 400 darjah + Perkhidmatan
2.1 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242)
Komposisi kimia & struktur mikro: Ia mengandungi aluminium ( -penstabil), timah (penguat neutral), zirkonium (penapis bijirin), dan molibdenum (penstabil -sederhana). Struktur mikronya terdiri daripada matriks -fasa primer dengan pecahan kecil -fasa (5–10%) pada sempadan butiran, memastikan kedua-dua-kestabilan suhu tinggi dan kemuluran sederhana.
Prestasi suhu-tinggi:
Pada 450 darjah, kekuatan tegangannya kekal melebihi 700 MPa (berbanding dengan<600 MPa for Grade 5 at the same temperature), and its yield strength exceeds 600 MPa.
Ia mempamerkan rintangan rayapan yang sangat baik: di bawah tegasan 300 MPa pada 450 darjah , kadar terikan rayapan kurang daripada 1×10^-7/j, jauh lebih rendah daripada Gred 5 (yang melebihi 1×10^-5/j di bawah keadaan yang sama).
Rintangan pengoksidaannya adalah lebih tinggi daripada Gred 5: selepas 1000 jam pendedahan pada 500 darjah, ketebalan lapisan oksida hanya ~15 μm, tanpa spalling atau pengoksidaan dalaman.
Senario aplikasi: Digunakan secara meluas dalam komponen-enjin aero seperti bilah pemampat (peringkat tekanan rendah-ke-bertekanan sederhana), bilah pemandu, dan selongsong ekzos, serta bahagian struktur-suhu tinggi untuk turbin gas dan komponen sistem bahan api enjin roket.
2.2 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti-6246)
Komposisi kimia & struktur mikro: Ia mempunyai unsur asas yang sama seperti Ti-6242 tetapi dengan kandungan molibdenum yang lebih tinggi (6% lwn. 2% dalam Ti-6242), meningkatkan pecahan fasa (10–15%) dan meningkatkan pengukuhan kerpasan semasa rawatan haba. Struktur mikronya menampilkan butiran equiaxed dan matriks fasa dengan mendakan halus selepas penuaan.
Prestasi suhu-tinggi:
Pada 500 darjah, kekuatan tegangannya ialah ~650 MPa, dan kekuatan hasil ialah ~580 MPa, menjadikannya 10–15% lebih kuat daripada Ti-6242 pada suhu ini.
Rintangan rayapannya luar biasa: di bawah tekanan 250 MPa pada 500 darjah , ubah bentuk rayapan 1000-jam adalah kurang daripada 0.1%, memenuhi keperluan komponen enjin aero beban tinggi-.
Rintangan pengoksidaan adalah setanding dengan Ti-6242, dengan lapisan oksida pelindung terbentuk pada suhu sehingga 550 darjah untuk perkhidmatan jangka pendek.
Senario aplikasi: Digunakan terutamanya untuk komponen enjin-aero tekanan-tinggi, termasuk-cakera pemampat tekanan tinggi, aci pemutar dan akar bilah turbin (untuk enjin dengan suhu masuk turbin di bawah 600 darjah ), serta bahagian struktur untuk pesawat supersonik.
2.3 Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-52244)
Komposisi kimia & struktur mikro: Ia mengandungi -penstabil (molibdenum dan kromium) yang tinggi, yang mengekalkan matriks fasa -metastabil pada suhu bilik dan membentuk mendakan halus semasa penuaan. Aloi mempunyai struktur mikro yang seragam,-tidak berarah tanpa kekosongan sempadan butiran.
Prestasi suhu-tinggi:
Pada 450 darjah , kekuatan tegangannya mencapai ~750 MPa, dan ia mengekalkan kekuatan kelesuan yang tinggi ( Lebih daripada atau sama dengan 350 MPa di bawah beban kitaran), mengatasi prestasi hampir- aloi dalam senario beban dinamik.
Rintangan rayapannya mencukupi untuk perkhidmatan 450 darjah (tegangan rayapan<0.2% at 300 MPa for 1000 hours) and it has good oxidation resistance in air, with minimal scaling up to 500°C.
Senario aplikasi: Sesuai untuk dikimpal komponen-suhu tinggi seperti aero-manifold ekzos enjin, struktur penunu selepas pesawat dan-bekas tekanan suhu tinggi dalam loji pemprosesan kimia (untuk media suhu tinggi-yang menghakis).
2.4 Ti-1100 (Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si)
Komposisi kimia & struktur mikro: Ia menggabungkan silikon (elemen tahan rayapan-yang membentuk mendakan silisid halus) untuk meningkatkan-prestasi rayapan suhu tinggi. Struktur mikronya ialah matriks fasa -prima dengan zarah silisid tersebar dan fasa surih -, memastikan kestabilan struktur mikro-jangka panjang pada 600 darjah .
Prestasi suhu-tinggi:
Pada 550 darjah, kekuatan tegangannya ialah ~680 MPa, dan rintangan rayapannya tidak dapat ditandingi antara aloi titanium: di bawah tegasan 200 MPa pada 600 darjah, ubah bentuk rayapan 1000 jam adalah<0.15%.
Rintangan pengoksidaannya dipertingkatkan dengan pembentukan lapisan oksida yang kaya-Si, yang menghalang resapan oksigen selanjutnya; selepas 500 jam pada 600 darjah, lapisan oksida kekal padat dan melekat.
Senario aplikasi: Dikhaskan untuk komponen pemampat tekanan tinggi-aero-tinggi (untuk-enjin tujahan tinggi), bahagian struktur terma kenderaan hipersonik dan komponen-suhu tinggi dalam sistem pendorongan angkasa lepas (di mana pengurangan berat adalah kritikal dan aloi super berasaskan nikel-terlalu berat).
3. Garis Panduan Pemilihan untuk Aloi Titanium Suhu Tinggi-
Untuk perkhidmatan 400–450 darjah: Ti-6242 ialah pilihan-kos efektif, mengimbangi prestasi dan kebolehkilangan untuk kebanyakan aplikasi enjin aero dan industri.
Untuk perkhidmatan 450–550 darjah: Ti-6246 diutamakan untuk keperluan berkekuatan tinggi, manakala Ti-52244 adalah optimum untuk komponen yang dikimpal.
Untuk perkhidmatan 550–600 darjah: Ti-1100 ialah satu-satunya pilihan aloi titanium yang berdaya maju, walaupun ia memerlukan rawatan haba khusus dan mempunyai kos pengeluaran yang lebih tinggi (pertukaran-untuk prestasi suhu tinggi yang melampau).
4. Had dan Nota Tambahan
Aloi titanium biasanya tidak disyorkan untuk servis berterusan melebihi 600 darjah , kerana rintangan pengoksidaan dan prestasi rayapannya merosot dengan cepat (aloi-berasaskan nikel menjadi alternatif utama untuk keadaan suhu 600 darjah + ultra-tinggi-).
Untuk perkhidmatan suhu tinggi-dalam atmosfera menghakis (cth, dengan bahan cemar sulfur atau klorida), salutan permukaan (cth, salutan aluminida atau silisid) boleh digunakan untuk meningkatkan lagi pengoksidaan dan rintangan kakisan aloi ini.
