Оксидационо понашање легура титанијума на високим температурама
Пошто аеромотори раде на високим температурама, компоненте од легуре титанијума на високим температурама ће издржати оксидациону корозију. Механичка својства легура титанијума при високим температурама су такође ограничена њиховом способношћу да се одупру оксидационој корозији. Оксидација легура титанијума ће формирати оксидни филм на површини, који изолује унутрашњост метала од спољашње средине. Својства су релативно стабилна и неће се даље оксидирати. Међутим, како се температура повећава, површински оксидни филм се циклично љушти. Када се легуре титанијума користе на високим температурама, њихова механичка својства на високим температурама ће бити смањена услед ефеката оксидације и корозије.
Проучавано је оксидационо понашање високотемпературних легура титанијума на температурама између 500 и 750 степени. Показало се да температура има велики утицај на брзину оксидације високотемпературних легура титанијума. У раним фазама оксидације, повећање тежине оксидације се линеарно мења, а како се оксидни слој повећава, брзина хемијске реакције се смањује, тежина се повећава у параболичном облику, а оксидни филм се састоји од Ал2О3 поред ТиО2. Зенг Схангву и др. проучавао оксидационо понашање ТЦ4 легуре титанијума при високим температурама. Студија је открила да ТЦ4 може остати нетакнут током цикличне оксидације у оксидном филму на 650 степени, али може попуцати и ољуштити се на вишим температурама.
Тренутно постоји много метода за побољшање отпорности на оксидацију легура титанијума на високим температурама, као што је додавање других легирајућих елемената чистом титанијуму да би се направио низ нових легура титанијума. Ако се дода алуминијум, формира се густи оксидни филм који штити легуру титанијума од оксидативне корозије, чиме се побољшава отпорност легуре титанијума на оксидацију при високим температурама. Поред тога, силицијум и хром такође могу формирати оксидне филмове. Међутим, прекомерно легирање ће такође утицати на физичка својства материјала. Док се побољшава отпорност на оксидацију легура титанијума на високим температурама, друге механичке особине високотемпературних легура титанијума такође могу бити погођене, због чега се оне не могу добро користити у ваздухопловним моторима. Стога, како разумно додати легирајуће елементе и даље је потребно континуирано истраживање.
Други метод је пуњење површине легуре титанијума материјалима који су отпорни на оксидацију при високим температурама. На пример, алуминизовање површине легуре титанијума високе температуре ТЦ4 може у великој мери побољшати њену отпорност на оксидацију при високим температурама. Поред тога, постоје и методе као што је пре-оксидација. Може побољшати антиоксидативни капацитет. Међутим, сваки метод тренутно има одређена ограничења и потребно је свеобухватно користити различите мере против оксидације да би се обезбедила механичка својства високотемпературних легура титанијума.
Карактеристике замора легура титанијума на високим температурама
Код авио-мотора, конструкције или делови су углавном подвргнути наизменичним оптерећењима, а квар од замора је главни начин квара. Зханг Иајуан и др. спровели експерименте за проучавање карактеристика раста прслина услед замора легуре Ти-6Ал-4В титанијума. Истраживање је показало да се повећањем односа напрезања смањује праг раста прслине од замора, а када је фактор интензитета напрезања константан, брзина раста прслине је повезана са односом напрезања. у позитивну корелацију. СН крива замора се појављује као тачка прегиба око 107 пута. Пукотине настају на површини или испод површине. Истовремено, висока температура ће подстаћи ширење пукотина.
Отказивање легура титанијума на замор се дешава с времена на време и потребно је предузети неке мере против замора да би се побољшале њихове карактеристике замора. Технологија пуцања је тренутно широко коришћена метода за побољшање перформанси заморних делова. Принцип ове методе је углавном да се формира заостали тлачни напон на површини узорка како би се делимично надокнадио ефекат спољашњег оптерећења, чиме се побољшава учинак замора дела. Истраживања показују да се граница замора материјала обрађених сачмарењем може повећати за више од 34%, а сачмарење има веома значајан утицај на побољшање перформанси замора. Поред пенећења, ојачање екструзијом и јонска имплантација су такође методе за побољшање заморних особина легура титанијума.
Својства пузања легура титанијума на високим температурама
Пошто компоненте у авио-моторима раде на високим температурама, пузање има велики утицај на радни век и безбедносне перформансе авио-мотора. Пузање се обично односи на спору, неповратну деформацију материјала под високом температуром и дуготрајним оптерећењем.
Резултати истраживања показују да клизање и пењање дислокације играју важну улогу у процесу деформације пузања легуре ТА15 унутар одређеног распона температуре и напрезања, а пењање дислокације игра главну улогу изнад 550 степени. Напон, време, температура, елементи легуре, микроструктура итд. играју одређену улогу у понашању пузања легура титанијума на високим температурама. Резултати истраживања показују да како се испитни напон повећава, време потребно да процес пузања достигне стабилно стање постаје краће, а брзина пузања постаје бржа у стабилном стању. Истраживања о пузању треба да се спроведу заједно са интеракцијом замора пузања, јер квар компоненти у моторима често настаје комбинованим деловањем ова два.
