Prensip: Erimiş titanyum, prefabrik kalıplara dökülür ve genellikle karmaşık geometriler için hassas döküm (kayıp-balmumu dökümü) kullanılarak-net-neredeyse şekle yakın bileşenler oluşturmak üzere katılaştırılır.
İç Yapı
Dökme titanyum (ticari olarak saf titanyum ve GR.5 gibi alaşımlar dahil), tane sınırlarında alaşım elementlerinin (örneğin, GR.5'te Al ve V) yüksek derecede ayrılmasıyla sütunlu veya eş eksenli tanelerin hakim olduğu kaba, yönlü bir mikro yapıya sahiptir. As-döküm yapısı genellikle büzülme gözenekliliği, gaz gözenekleri (H₂, N₂) ve-metalik olmayan kalıntılar (TiO₂) gibi döküm kusurlarını içerir. GR.5 gibi + alaşımları için, döküm mikro yapısı öncelikle katmanlı +'dır (Widmanstätten yapısı), önemli bir tane incelmesi veya doku gelişimi yoktur.
Yoğunluk
Titanyumun teorik yoğunluğu 4,51 g/cm³'tür ancak dökme titanyumun%95-98 bağıl yoğunlukdoğal gözeneklilik ve büzülme kusurlarından dolayı. Şiddetli büzülme boşlukları veya büyük gözenekler yoğunluğu %95'in altına düşürebilir, bu da stres konsantrasyonuna ve performansın düşmesine neden olabilir.
Mekanik Özellikler
Mukavemet ve Süneklik: Dökme titanyum düşük oda-sıcaklık çekme mukavemetine sahiptir (örneğin,-döküm GR.5'in çekme mukavemeti 700–750 MPa'dır, tavlanmış dövme GR.5'ten ~%15 daha düşüktür) ve iri taneler ve ayrışma nedeniyle zayıf sünekliğe (%5–8 uzama, dövme kalitelerin yarısından azı) sahiptir. Akma mukavemeti de düşüktür (600-650 MPa) ve yönlü katılaşmanın neden olduğu önemli anizotropi vardır.
Dayanıklılık ve Yorgunluk: Döküm GR.5'in kırılma tokluğu yalnızca 30–40 MPa·m¹/²'dir (dövme malzeme için. 60 MPa·m¹/²'ye kıyasla) ve yorulma mukavemeti (10⁷ döngü) 200–250 MPa'dır (dövme kalitelerine göre %37–50 azalma), kusurlar çatlak başlangıç bölgeleri görevi görür.
Yüksek-Sıcaklık Performansı: Katmanlı yapı, 300–400 derecede orta derecede sürünme direnci sağlar, ancak genel olarak yüksek-sıcaklık mukavemeti, düşük yoğunlaşma nedeniyle dövme titanyumdan daha düşüktür.
Prensip: Titanyum kütükler, çekiçle veya presle dövme yoluyla yüksek-sıcaklıkta (+ alaşımlar için -transusun altında) plastik deformasyona tabi tutulur, kaba döküm taneleri kırılır ve deforme olmuş bir mikro yapı oluşturulur.
İç Yapı
Dövme titanyum birrafine, deforme + mikro yapıdövme yönü boyunca yönlü tane akışı (lifli doku) ile. -Dövülmüş yapı, döküm kusurlarını (gözeneklilik, segregasyon) ortadan kaldırır ve kaba katmanlı taneleri eş eksenli veya iki modlu + tanelere (dövme sıcaklığına ve soğuma hızına bağlı olarak) ayırır. GR.5 için, dövme sonrası tavlama, tane boyutları 5–10 μm olan (döküm malzemesi olarak. 50–100 μm'ye karşılık) tekdüze eş eksenli + yapı üretir.
Yoğunluk
Dövme, iç gözenekleri ortadan kaldırır ve malzemeyi sıkıştırır, sonuçtabağıl yoğunluk %99,5'e eşit veya daha büyüktitanyumun teorik yoğunluğuna yakındır. Yoğunlaştırma, stres yoğunlaşmasına neden olabilecek iç boşlukların olmamasını sağlar.
Mekanik Özellikler
Mukavemet ve Süneklik: Dövülmüş ve tavlanmış GR.5, 860–900 MPa çekme mukavemetine, 800 MPa akma mukavemetine ve %10–15 uzamaya sahiptir; bu, yüksek mukavemet ve sünekliğin dengeli bir kombinasyonunu temsil eder. Yönlü tane akışı orta derecede anizotropiye yol açar (dövme yönü boyunca mukavemet, enine yönden %5-10 daha yüksektir).
Dayanıklılık ve Yorgunluk: Kırılma tokluğu 55–65 MPa·m¹/²'ye ulaşır ve 10⁷-döngü yorulma mukavemeti 350–400 MPa'dır; tane incelmesi ve kusurların giderilmesi nedeniyle dökme titanyumdan önemli ölçüde daha yüksektir.
Yüksek-Sıcaklık Performansı: Dövme GR.5'in çift modlu mikro yapısı, 300–400 derecede mükemmel sürünme direnci sağlar (sürünme gerilimi<0.1% at 200 MPa for 1000 h), outperforming cast and rolled grades.
Prensip: Titanyum külçeler veya kütükler, düzleştirilmiş, dokulu bir mikro yapı oluşturmak üzere haddeleme yönü boyunca meydana gelen plastik deformasyonla levhalar, levhalar veya şeritler üretmek üzere sıcak/soğuk haddeleme yoluyla işlenir.
İç Yapı
Sıcak-haddelenmiş titanyumunyeniden kristalleştirilmiş eş eksenli + mikro yapıhaddeleme yönü boyunca uzatılmış taneciklere sahip (yuvarlanan bir doku oluşturan). Soğuk-haddelenmiş titanyum (tavlamadan önce), yüksek dislokasyon yoğunluğuna sahip, deforme olmuş, işlenerek-sertleştirilmiş bir yapıya sahiptir; Soğuk haddelemeden sonra yapılan tavlama, taneleri 3–5 μm'ye kadar (dövülmüş titanyumdan daha ince) inceltir. GR.5 levhalar için haddelenmiş yapı, güçlü bir bazal dokuya sahiptir ve bu da şekillendirilebilirlik ve mekanik özelliklerde önemli anizotropiye yol açar.
Yoğunluk
Haddeleme tam yoğunlaştırmayı sağlarbağıl yoğunluk %99,8'den büyük veya eşitSürekli basınç deformasyonu artık gözenekliliği ortadan kaldırır ve malzemenin düzgün bir şekilde paketlenmesini sağlar. Soğuk haddeleme, taneler arası boşlukları azaltarak yoğunluğu daha da artırır.
Mekanik Özellikler
Mukavemet ve Süneklik: Annealed hot-rolled GR.5 sheets have a tensile strength of 850–880 MPa, yield strength of 780–800 MPa, and elongation of 12–18% (higher ductility than forged titanium due to finer grains). Cold-rolled (unannealed) GR.5 has ultra-high strength (tensile strength >1000 MPa) fakat düşük süneklik (uzama<5%) due to work hardening.
Dayanıklılık ve Yorgunluk: Haddelenmiş GR.5'in kırılma tokluğu 50–60 MPa·m¹/²'dir (doku-kaynaklı anizotropi nedeniyle dövme kalitelerden biraz daha düşük), yorulma mukavemeti ise 380–420 MPa'dır (daha ince tane boyutu ve pürüzsüz yüzey kalitesi nedeniyle dövme malzemeden daha yüksek).
Şekillendirilebilirlik: Haddelenmiş levhalar, haddeleme yönü boyunca mükemmel soğuk şekillendirilebilirliğe (örneğin bükme, damgalama) sahiptir, ancak güçlü doku nedeniyle enine yönde şekillendirilebilirlik zayıftır, bu da onların karmaşık- şekilli bileşenlerde kullanımını sınırlamaktadır.
Prensip: Titanyum tozu (gaz atomizasyonu veya hidrit-dehidrit (HDH) yöntemleriyle üretilir), tamamen yoğun bileşenler oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda sıkıştırılır ve sinterlenir; böylece -net-neredeyse şekle yakın üretim ve mikro yapı kontrolü sağlanır.
İç Yapı
PM titanyum birtek biçimli, ince-taneli eşeksenli mikro yapı(tane büyüklüğü 2–5 μm) toz parçacıkları sinterleme sırasında tamamen yeniden kristalleştiğinden yönsel bir doku veya ayrışma olmaz. PM GR.5 için mikro yapı, düzgün şekilde dağıtılmış ince -fazlı parçacıklara sahip homojen bir + matristir. Bununla birlikte, artık gözenekler (%1 hacim fraksiyonuna eşit veya daha az) ve küçük oksit kalıntıları (toz yüzey oksidasyonundan kaynaklanan) tane sınırlarında kalabilir.
Yoğunluk
PM titanyumun yoğunluğu sinterleme parametrelerine bağlıdır: vakumla sinterlenmiş PM titanyumun%98-99,5 bağıl yoğunluk, işlem sonrası sıcak izostatik presleme (HIP)- ile yoğunluğu %99,8'e eşit veya daha yüksek bir düzeye çıkararak dövme titanyum seviyelerine eşleşebilir. HDH tozu (düzensiz şekil), zayıf paketleme verimliliği nedeniyle gaz-atomize tozdan (küresel şekil) daha düşük yoğunluk sağlar.
Mekanik Özellikler
Mukavemet ve Süneklik: Sinterlenmiş PM GR.5, 800–850 MPa çekme mukavemetine, 750–780 MPa akma mukavemetine ve %8–12 uzamaya sahiptir (artık gözeneklilik nedeniyle dövme kalitelerden biraz daha düşük). HIP- ile işlenmiş PM GR.5, dövme titanyumla kıyaslanabilir düzeyde 850–900 MPa gerilme mukavemeti ve %10–15 uzama sağlar.
Dayanıklılık ve Yorgunluk: PM GR.5'in kırılma dayanıklılığı 45–55 MPa·m¹/²'dir (oksit kalıntıları nedeniyle işlenmiş malzemeye göre daha düşük) ve yorulma dayanımı 300–350 MPa'dır (HIP ile 380–400 MPa'ya yükseltilmiş). İnce-tanecikli yapı, PM titanyuma dövme kaliteleri aşan mükemmel aşınma direnci sağlar.
Maliyet ve Özelleştirme: PM, minimum düzeyde malzeme israfıyla karmaşık bileşenlerin üretilmesini sağlar, ancak toz oksidasyonu ve gözeneklilik, yüksek-yoruculuk gerektiren havacılık uygulamalarında kullanımını sınırlandırır ve bu da onu orta düzeyde performans gereksinimleri olan endüstriyel ve tıbbi bileşenler (ör. ortopedik implantlar) için uygun hale getirir.
