Sadržaj kiseonika u titanijumu 2. stepena - Znanje

1. Sadržaj kiseonika u titanijumu 2. stepena

Titanijum 2 stepena (komercijalno čist titanijum, UNS R50400) je definisan strogim granicama sadržaja kiseonika u skladu sa međunarodnim standardima kao što suASTM B348(za šipke od titanijuma i legura titanijuma) iASTM B265(za limove/ploče od titanijuma i legura titanijuma).

Maksimalni sadržaj kiseonika titanijuma 2. stepena je0,25% po težini.

Ovo ograničenje je ključna razlika između nižih-stepena čistoće (npr. stepen 1 ima maksimalni sadržaj kiseonika od 0,18%) i viših{5}}razina (npr. stepen 3 ima maksimalni sadržaj kiseonika od 0,35%). Kiseonik se namerno kontroliše kao intersticijski legirajući element kako bi se uravnotežila mehanička svojstva i obradivost.

2. Utjecaj sadržaja kisika na čvrstoću i žilavost titanijuma 2. razreda

Kiseonik deluje kao aojačavajući intersticijski elementu komercijalno čistom titanijumu, ali njegov sadržaj ima-utjecaj na snagu i čvrstoću:

Uticaj na snagu

U okviru standardne granice (manje ili jednako 0,25 tež.%), povećanje sadržaja kiseonika dovodi do značajnog povećanja čvrstoće titanijuma 2. stepena. To je zato što atomi kiseonika zauzimaju intersticijska mjesta u heksagonalnoj zatvorenoj- kristalnoj strukturi titanijuma (HCP), uzrokujući distorziju rešetke i ometajući kretanje dislokacija. Kao rezultat, obojezatezna čvrstoćaigranica popuštanjapovećavaju se proporcionalno sa sadržajem kiseonika. Na primjer, razred 2 sa sadržajem kisika na gornjoj granici (0,25%) obično ima granicu tečenja od ~275 MPa, dok uzorak 2 razreda sa nižim sadržajem kisika (npr. 0,15%) može imati granicu tečenja od ~240 MPa.

Uticaj na čvrstinu

Povećanje sadržaja kiseonika je praćeno smanjenjem žilavosti i duktilnosti titanijuma 2. stepena. Višak kiseonika (približava se ili prelazi granicu od 0,25%) povećava lomljivost materijala, jer izobličena struktura rešetke otežava plastično deformisanje materijala pre loma. To se manifestuje kao smanjenjeizduženje pri prekiduismanjenje površine. Na primjer, stepen 2 sa 0,25% kiseonika ima izduženje od ~20–25%, dok varijanta sa nižim-kiseonikom može imati elongaciju od ~28–30%. Iznad standardne granice, kisik može čak uzrokovati krhkost, ozbiljno kompromitirajući otpornost materijala na udar i zamor.

3. Mehanička svojstva titanijuma 2. razreda na različitim temperaturama

Mehanička svojstva titanijuma stepena 2 zavise od temperature{1}}, sa njegovim performansama koje značajno variraju u kriogenim, ambijentalnim i povišenim temperaturnim rasponima. Ispod su tipični podaci o mehaničkim svojstvima (u skladu sa ASTM standardima) za titanijum stepena 2 na uobičajenim temperaturama:

Temperatura	Vlačna čvrstoća (MPa)	Granica tečenja (MPa)	Izduženje pri prekidu (%)	Modul elastičnosti (GPa)
-270 stepeni (kriogeno)	550–600	480–520	15–20	110–115
-196 stepeni (temperatura tečnog azota)	500–540	420–460	18–22	105–110
25 stepeni (temperatura okoline)	450–500	275–310	20–25	100–105
100 stepeni	400–440	240–270	22–28	95–100
200 stepeni	380–420	220–250	25–30	90–95
300 stepeni	350–390	200–230	28–32	85–90
400 stepeni	320–360	180–210	30–35	80–85

Ključne napomene o performansama koje se odnose na temperaturu{0}:

Kriogene temperature (-270 stepeni do -196 stepeni): Titanijum 2. razreda pokazuje odlične kriogene performanse-njegova snaga se značajno povećava u poređenju sa temperaturom okoline, dok se duktilnost održava na razumnom nivou. To ga čini pogodnim za nisko{3}primenu na niskim temperaturama kao što su rezervoari za skladištenje tečnog gasa.

Temperatura okoline (25 stepeni): Materijal postiže uravnoteženu kombinaciju čvrstoće i duktilnosti, što je osnova za njegovu široku upotrebu u hemijskoj preradi, pomorskom inženjerstvu i medicinskim uređajima.

Povišene temperature (100 do 400 stepeni): Čvrstoća postupno opada s porastom temperature, ali duktilnost lagano raste. Titanijum 2. stepena može se koristiti kontinuirano na temperaturama do 315 stepeni; iznad 400 stepeni, njegova otpornost na oksidaciju i mehanička stabilnost naglo opadaju, ograničavajući njegov-dugoročni rad u okruženjima visokih-temperatura.