Принцип титановых сплавов

Титановые сплавы — это сплавы, состоящие из титана в качестве основы и других элементов. Титан существует в двух аллотропных формах: -титан с плотно-упакованной гексагональной структурой ниже 882 градусов и -титан с объемно-центрированной кубической структурой выше 882 градусов.

Легирующие элементы можно разделить на три категории в зависимости от их влияния на температуру фазового превращения:

① Элементы, стабилизирующие фазу и повышающие температуру фазового превращения, называются -стабилизирующими элементами, включая алюминий, углерод, кислород и азот. Алюминий является основным легирующим элементом титановых сплавов, значительно улучшая прочность сплава как при комнатной, так и при высоких температурах, снижая его удельный вес и увеличивая модуль упругости.

② Элементы, стабилизирующие фазу и снижающие температуру фазового превращения, называются -стабилизирующими элементами, которые далее можно разделить на изоморфные и эвтектоидные типы. К первым относятся молибден, ниобий и ванадий; последний включает хром, марганец, медь, железо и кремний.

③ Элементы, мало влияющие на температуру фазового превращения, называются нейтральными, к ним относятся цирконий и олово.

Кислород, азот, углерод и водород являются основными примесями в титановых сплавах. Кислород и азот обладают высокой растворимостью в фазе, что значительно упрочняет титановые сплавы, но снижает их пластичность. Обычно содержание кислорода и азота в титане не превышает 0,15–0,2% и 0,04–0,05% соответственно. Водород имеет очень низкую растворимость в этой фазе; чрезмерное растворение водорода в титановых сплавах приводит к образованию гидридов, что делает сплав хрупким. Содержание водорода в титановых сплавах обычно контролируют ниже 0,015%. Растворение водорода в титане обратимо и может быть удалено вакуумным отжигом.