Vsebnost kisika v titanu stopnje 2 - Znanje

1. Vsebnost kisika v titanu stopnje 2

Titan stopnje 2 (komercialno čisti titan, UNS R50400) je opredeljen s strogimi omejitvami vsebnosti kisika v skladu z mednarodnimi standardi, kot je npr.ASTM B348(za palice iz titana in titanovih zlitin) inASTM B265(za pločevine/plošče iz titana in titanovih zlitin).

Največja vsebnost kisika v titanu stopnje 2 je0,25 % teže.

Ta meja je ključna razlika med nižjimi-stopnjami čistosti (npr. stopnja 1 ima največjo vsebnost kisika 0,18 %) in višjimi-stopnjami trdnosti (npr. stopnja 3 ima največjo vsebnost kisika 0,35 %). Kisik je namenoma nadzorovan kot intersticijski legirni element za uravnoteženje mehanskih lastnosti in predelovalnosti.

2. Učinki vsebnosti kisika na trdnost in žilavost titana stopnje 2

Kisik deluje kot akrepitev intersticijskega elementav komercialno čistem titanu, vendar ima njegova vsebnost kompromis-učinek na moč in žilavost:

Vpliv na moč

Znotraj standardne meje (manj kot ali enako 0,25 masnega %) vodi povečanje vsebnosti kisika do znatnega povečanja trdnosti titana stopnje 2. To je zato, ker atomi kisika zasedajo intersticijska mesta v heksagonalni tesno-zapakirani (HCP) kristalni strukturi titana, kar povzroča popačenje mreže in ovira gibanje dislokacij. Posledično obojenatezna trdnostinmeja tečenjanarašča sorazmerno z vsebnostjo kisika. Na primer, razred 2 z vsebnostjo kisika na zgornji meji (0,25 %) ima običajno mejo tečenja ~275 MPa, medtem ko ima lahko vzorec stopnje 2 z nižjo vsebnostjo kisika (npr. 0,15 %) mejo tečenja ~240 MPa.

Vpliv na žilavost

Povečanje vsebnosti kisika spremlja zmanjšanje žilavosti in duktilnosti titana stopnje 2. Prekomerni kisik (ki se približuje ali presega mejo 0,25 %) poveča krhkost materiala, saj se zaradi popačene mrežne strukture material težje plastično deformira pred zlomom. To se kaže kot zmanjšanjeraztezek pri pretrganjuinzmanjšanje površine. Na primer, stopnja 2 z 0,25 % kisika ima raztezek ~20–25 %, medtem ko ima lahko različica z nižjo-kisikom raztezek ~28–30 %. Preko standardne meje lahko kisik povzroči celo krhkost, kar resno ogrozi odpornost materiala na udarce in utrujenost.

3. Mehanske lastnosti titana stopnje 2 pri različnih temperaturah

Mehanske lastnosti titana stopnje 2 so odvisne od-temperature, pri čemer se njegova zmogljivost močno razlikuje glede na kriogena, okoljska in povišana temperaturna območja. Spodaj so značilni podatki o mehanskih lastnostih (v skladu s standardi ASTM) za titan stopnje 2 pri običajnih temperaturah:

Temperatura	Natezna trdnost (MPa)	Meja tečenja (MPa)	Raztezek ob pretrganju (%)	Modul elastičnosti (GPa)
-270 stopinj (kriogeno)	550–600	480–520	15–20	110–115
-196 stopinj (temperatura tekočega dušika)	500–540	420–460	18–22	105–110
25 stopinj (temperatura okolja)	450–500	275–310	20–25	100–105
100 stopinj	400–440	240–270	22–28	95–100
200 stopinj	380–420	220–250	25–30	90–95
300 stopinj	350–390	200–230	28–32	85–90
400 stopinj	320–360	180–210	30–35	80–85

Ključne opombe o delovanju,-povezanem s temperaturo:

Kriogene temperature (-270 stopinj do -196 stopinj): Titan stopnje 2 izkazuje odlično kriogeno učinkovitost-njegova trdnost se znatno poveča v primerjavi s temperaturami okolja, medtem ko se duktilnost ohranja na razumni ravni. Zaradi tega je primeren za uporabo pri nizkih-temperaturah, kot so rezervoarji za shranjevanje tekočega plina.

Temperatura okolja (25 stopinj): Material dosega uravnoteženo kombinacijo trdnosti in duktilnosti, kar je osnova za njegovo široko uporabo v kemični obdelavi, pomorskem inženiringu in medicinskih napravah.

Povišane temperature (100 do 400 stopinj): Trdnost postopoma pada z naraščajočo temperaturo, vendar se duktilnost nekoliko poveča. Titan stopnje 2 se lahko neprekinjeno uporablja pri temperaturah do 315 stopinj; nad 400 stopinj se njegova odpornost proti oksidaciji in mehanska stabilnost močno zmanjšata, kar omejuje njegovo dolgoročno-uporabnost v okoljih z visoko-temperaturo.