Prinsippet for titanlegeringer

Titanlegeringer er legeringer sammensatt av titan som base og andre elementer. Titan finnes i to allotropiske former: -titan med en tett-pakket sekskantet struktur under 882 grader, og -titan med en kropps-sentrert kubikkstruktur over 882 grader.

Legeringselementer kan klassifiseres i tre kategorier basert på deres innflytelse på fasetransformasjonstemperaturen:

① Elementer som stabiliserer fasen og øker fasetransformasjonstemperaturen kalles -stabiliserende elementer, inkludert aluminium, karbon, oksygen og nitrogen. Aluminium er det viktigste legeringselementet i titanlegeringer, og forbedrer legeringens styrke ved både romtemperatur og høye temperaturer betydelig, reduserer dens egenvekt og øker elastisitetsmodulen.

② Elementer som stabiliserer fasen og reduserer fasetransformasjonstemperaturen kalles -stabiliserende elementer, som kan deles videre inn i isomorfe og eutektoide typer. Førstnevnte inkluderer molybden, niob og vanadium; sistnevnte inkluderer krom, mangan, kobber, jern og silisium.

③ Elementer som har liten effekt på fasetransformasjonstemperaturen kalles nøytrale elementer, inkludert zirkonium og tinn.

Oksygen, nitrogen, karbon og hydrogen er de viktigste urenhetene i titanlegeringer. Oksygen og nitrogen har høy løselighet i fasen, noe som styrker titanlegeringer betydelig, men reduserer plastisiteten. Oksygen- og nitrogeninnholdet i titan er typisk spesifisert til å være under henholdsvis 0,15–0,2 % og 0,04–0,05 %. Hydrogen har svært lav løselighet i fasen; overdreven hydrogenoppløsning i titanlegeringer vil danne hydrider, noe som gjør legeringen sprø. Hydrogeninnholdet i titanlegeringer er vanligvis kontrollert under 0,015 %. Oppløsningen av hydrogen i titan er reversibel og kan fjernes ved vakuumgløding.