1. Oda Sıcaklığında (25 derece) Mekanik Özellikler
Ticari Olarak Saf (CP) Titanyum (örn. GR.1/GR.2)
CP titanyum oda sıcaklığında tek -fazlı bir mikro yapıya sahiptir. Çekme mukavemeti 240–485 MPa (GR.1 ila GR.2) arasında değişir, uzama değerleri %20–30 ve yüksek kırılma tokluğu (60 MPa·m¹/²'den büyük veya eşittir). Özelliklerde ara elementler (O, N, C) hakimdir: daha yüksek oksijen içeriği mukavemeti artırır ancak sünekliği azaltır. Oda sıcaklığında CP titanyumun iyi şekillendirilebilirliği ve korozyon direnci vardır; bu da onu kimyasal borular ve tıbbi implantlar gibi-yüksek-stresli olmayan uygulamalar için uygun kılar
.+ Titanyum Alaşımları (örn. GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 oda sıcaklığında dual + faz yapısına sahiptir. Tavlanmış durumda, çekme mukavemeti 860–900 MPa'ya, akma mukavemeti ~800 MPa'ya, uzama ~%10–15'e ve yorulma mukavemeti (10⁷ döngü) ~400 MPa'ya ulaşır. Dengeli + mikro yapı, güç, süneklik ve dayanıklılık arasında bir denge sağlarken, düşük elastik modülü (110 GPa, çeliğin ~%50'si) biyomedikal implantlardaki stres korumasını azaltır ve havacılık ve uzay yapılarında titreşim sönümlemeyi iyileştirir.
2. Yüksek Sıcaklıklarda Mekanik Özellikler (200 derece /300 derece)
Mukavemet ve Sertliğin Azaltılması
Tavlanmış GR.5'in çekme mukavemeti 200 derecede oda sıcaklığına göre ~%10–15 (750–780 MPa'ya) azalırken, 300 derecede ~%20–25 (650–700 MPa'ya) düşer. Artan dislokasyon hareketliliği ve azalan atomlar arası bağlanma kuvvetleri nedeniyle akma mukavemeti de azalır (200 derecede ~700 MPa'ya ve 300 derecede ~600 MPa'ya). Titanyumun elastik modülü sıcaklıkla doğrusal olarak azalır (oda sıcaklığında 110 GPa'dan 200 derecede ~105 GPa'ya ve 300 derecede ~100 GPa'ya) ve yapısal sertliği azaltır.
Sürünme Direnci
Sürünme (sabit yük altında zamana bağlı plastik deformasyon) titanyum malzemeler için 200 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda fark edilir hale gelir. CP titanyum 300 derecede zayıf sürünme direncine sahiptir ve uzun-vadeli statik yüklere dayanamaz; buna karşın GR.5 gibi + alaşımlar daha iyi sürünme performansı sergiler: 300 derecede 200 MPa gerilim altında, 1000 saat sonraki sürünme gerilimi %0,1'den azdır; havacılık ve uzay motor muhafazalarının ve egzoz bileşenlerinin (tipik olarak 400 derecenin altında çalışır) gereksinimlerini karşılar. -tavlanmış GR.5 daha yüksek sürünme direncine sahiptir Dislokasyon hareketini engelleyen lamel + mikroyapısı nedeniyle 300 derecede tavlanmış veya STA kalitelerine göre daha iyidir.
Süneklik ve Tokluk Değişiklikleri
GR.5'in uzaması, iş sertleşmesinin azalması nedeniyle 200 derecede hafifçe artar (~%15–18'e kadar), ancak 300 derecede, tane sınırı kayması ve oksidasyonun- neden olduğu gevrekleşme belirgin hale geldikçe azalmaya başlar (~%10–12'ye kadar). Yüksek sıcaklıklar, faz sınırlarında mikro boşlukların oluşumunu teşvik ettiğinden, kırılma tokluğu da 300 derecede ~%10 oranında azalır.
3. Kriyojenik Sıcaklıklarda Mekanik Özellikler (-196 derece)
Güç Artışı-196 derecede, tavlanmış GR.5'in çekme mukavemeti ~1100–1200 MPa'ya (oda sıcaklığından %30–40 artış) ve akma mukavemeti ~950–1000 MPa'ya yükselir. CP titanyum (GR.2) aynı zamanda bir mukavemet artışı da görmektedir (gerilme mukavemeti oda sıcaklığında 485 MPa'dan -196 derecede ~600 MPa'ya). Bunun nedeni, kriyojenik sıcaklıkların dislokasyon hareketliliğini azaltması, kafes sürtünme stresini arttırması ve deformasyona bağlı mikro çatlakların oluşumunu baskılayarak plastik deformasyon sırasında belirgin iş sertleşmesine yol açmasıdır.
Süneklik ve Tokluk İyileştirmesi
Çelik veya alüminyumun (-196 derecede sünekliğini kaybeden) aksine, titanyum malzemeler çok düşük sıcaklıklarda süneklik ve dayanıklılığı korur ve hatta geliştirir. GR.5'in uzaması -196 derecede ~%15–20'ye yükselir (RT'de %10–15'ten) ve kırılma tokluğu ~%20–30 artar (70 MPa·m¹/²'ye eşit veya daha büyük). CP titanyumun uzaması -196 derecede %25-30'a ulaşır ve hiçbir kırılgan geçiş belirtisi göstermez. Bunun nedeni, kriyojenik sıcaklıklarda -fazının stabilitesidir (faz dönüşümünün neden olduğu gevrekleşme yoktur) ve hidrojen kırılganlığının bastırılmasıdır (düşük sıcaklıklarda hidrojen difüzyonu engellenir).
Yorulma ve Darbe Performansı
Kriyojenik sıcaklıklar aynı zamanda GR.5'in yorulma mukavemetini de arttırır: 10⁷-döngü yorulma mukavemeti, -196 derecede (RT'de 400 MPa'dan yukarı) ~500–550 MPa'ya yükselir. Darbe dayanıklılığı (Charpy V-çentik) oda sıcaklığında ~40 J'den -196 derecede ~60 J'ye yükselir ve bu da onu sıvı doğal gaz (LNG) depolama tankları, roket yakıt tankları ve süper iletken cihaz destekleri gibi kriyojenik uygulamalar için uygun hale getirir.
