Przemysł

Elementy stopowe z tytanu

By 13 marca 2020 No Comments

W stanie stałym stopy tytanu są rozmieszczone albo w sześciokątnej, ściśle upakowanej (alfa), albo w strukturze kubicznej (beta) zorientowanej na ciało. Czysty tytan ulega alotropowej konwersji z sześciokąta gęsto upakowanego (HCP) alfa tytanu w sześcienny tytan beta (BCC) ześrodkowany na ciele, gdy jego temperatura wzrośnie do 882 ° C (1620 ° F). Temperatura topnienia czystego tytanu wynosi 1668 ° C (3034 ° F).

Aluminium jest najczęściej stosowanym pierwiastkiem stopowym w stopach na bazie tytanu. Jest to jedyny metal nieszlachetny, który zwiększa temperaturę transusa beta i ma doskonałą rozpuszczalność zarówno w fazie alfa, jak i fazie beta.

Pierwiastki takie jak glin, tlen, azot, węgiel, gal, german, lantan i cer stabilizują fazę alfa do wyższej temperatury i dlatego są nazywane stabilizatorami alfa.

Zasadniczo metale przejściowe i metale szlachetne (tj. Metale, które mają niewypełnione lub właśnie wypełnione pasma d-elektronowe, takie jak tytan), są stabilizatorami fazy beta w niższych temperaturach i dlatego są nazywane beta-stabilizatorami.

Stabilizatory beta dzielą się na dwie grupy: izomorf beta (np. Wanad, niob, tantal, molibden i ren) i beta eutektoid (np. Miedź, srebro, złoto, pallad, ind, ołów, bizmut, Chrom, wolfram, mangan), żelazo, kobalt, nikiel, uran, wodór i krzem).

Wanad, molibden i niob są najczęściej stosowanymi pierwiastkami o kształcie beta-izomorficznym w stopach na bazie tytanu. Po dodaniu w wystarczających stężeniach pierwiastki te mogą ustabilizować fazę beta do temperatury pokojowej. Tantal i ren, które są również pierwiastkami beta-izomorficznymi, są rzadko stosowane głównie ze względu na ich dużą gęstość.

Chrom, żelazo i krzem to jedyne pierwiastki tworzące beta-eutektoidy, które są powszechnie stosowane w wielu stopach na bazie tytanu.

Cyrkon, hafn i cyna tworzą grupę pierwiastków stopowych zwanych dodatkami neutralnymi. Te trzy pierwiastki są czasami klasyfikowane jako beta-stabilizatory, ponieważ obniżają (choćby nieznacznie) temperaturę poprzeczną beta na odpowiednich binarnych schematach faz tytanu. Cyrkon i hafn są izomorficzne z tytanem i wykazują te same przekształcenia fazy alotropowej z beta do alfa. Te dwa pierwiastki są całkowicie rozpuszczalne w fazach alfa i beta tytanu. Cyna jest pierwiastkiem tworzącym eutektoidę beta, a jej wpływ na temperaturę beta-transusa jest znikomy dla wszystkich praktycznych celów.

Jednak po dodaniu do stopów matrycy alfa neutralne dodatki, takie jak cyrkon i cyna, mogą nabrać właściwości stabilizatorów alfa (np. Aluminium). Wynika to z chemicznego podobieństwa cyrkonu z tytanem i faktu, że cyna może zastąpić aluminium w fazie Ti3Al.