1. Mekaniska egenskaper vid rumstemperatur (25 grader)
Kommersiellt ren (CP) titan (t.ex. GR.1/GR.2)
CP-titan har en enkel -mikrostruktur vid rumstemperatur. Dess draghållfasthet sträcker sig från 240–485 MPa (GR.1 till GR.2), med töjningsvärden på 20–30 % och hög brottseghet (större än eller lika med 60 MPa·m¹/²). Egenskaperna domineras av mellanliggande element (O, N, C): högre syrehalt ökar styrkan men minskar duktiliteten. Vid rumstemperatur har CP-titan god formbarhet och korrosionsbeständighet, vilket gör den lämplig för applikationer utan-hög-stress som kemiska rörledningar och medicinska implantat
.+ Titanlegeringar (t.ex. GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 har en dubbel + fasstruktur vid rumstemperatur. I glödgat tillstånd når dess draghållfasthet 860–900 MPa, sträckgräns ~800 MPa, töjning ~10–15 % och utmattningshållfasthet (10⁷ cykler) ~400 MPa. Den balanserade + mikrostrukturen ger en avvägning-mellan styrka, duktilitet och seghet, medan dess låga elasticitetsmodul (110 GPa, ~50 % av stålet) minskar spänningsavskärmningen i biomedicinska implantat och förbättrar vibrationsdämpningen i rymdstrukturer.
2. Mekaniska egenskaper vid höga temperaturer (200 grader / 300 grader)
Styrka och styvhetsminskning
Vid 200 grader minskar draghållfastheten hos glödgat GR.5 med ~10–15 % (till 750–780 MPa) jämfört med rumstemperatur, och vid 300 grader sjunker den med ~20–25 % (till 650–700 MPa). Sträckgränsen minskar också (till ~700 MPa vid 200 grader och ~600 MPa vid 300 grader) på grund av ökad dislokationsrörlighet och minskade interatomära bindningskrafter. Titans elasticitetsmodul minskar linjärt med temperaturen (från 110 GPa vid RT till ~105 GPa vid 200 grader och ~100 GPa vid 300 grader), vilket minskar strukturell styvhet.
Krypmotstånd
Krypning (tids-beroende plastisk deformation under konstant belastning) blir märkbar vid temperaturer över 200 grader för titanmaterial. CP-titan har dåligt krypmotstånd vid 300 grader och tål inte långtids-statiska belastningar, medan + legeringar som GR.5 uppvisar bättre krypprestanda: under en spänning på 200 MPa vid 300 grader är dess kryppåkänning efter 1000 timmar mindre än 0,1 %, vilket uppfyller kraven för luft- och rymdmotorer som är typiska för luft- och rymdmotorer. grad ). -glödgat GR.5 har högre krypmotstånd än glödgat eller STA-grader vid 300 grader på grund av dess lamellära + mikrostruktur, vilket hindrar dislokationsrörelse.
Förändringar av duktilitet och seghet
Förlängningen av GR.5 ökar något vid 200 grader (till ~15–18 %) på grund av minskad arbetshärdning, men vid 300 grader börjar den minska (till ~10–12 %) när korngränsens glidning och oxidations-inducerad sprödhet blir framträdande. Brottsegheten minskar också med ~10% vid 300 grader, eftersom höga temperaturer främjar bildandet av mikrohålrum vid fasgränserna.
3. Mekaniska egenskaper vid kryogena temperaturer (-196 grader)
Styrka förbättringVid -196 grader ökar draghållfastheten för glödgat GR.5 till ~1100–1200 MPa (en 30–40 % ökning från rumstemperatur), och sträckgränsen stiger till ~950–1000 MPa. CP titanium (GR.2) ser också en hållfasthetsökning (draghållfasthet från 485 MPa vid RT till ~600 MPa vid -196 grader). Detta beror på att kryogena temperaturer minskar dislokationsrörligheten, ökar gitterfriktionsspänningen och undertrycker bildandet av deformationsinducerade mikrosprickor, vilket leder till uttalad arbetshärdning under plastisk deformation.
Förbättring av duktilitet och seghet
Till skillnad från stål eller aluminium (som förlorar duktilitet vid -196 grader), bibehåller eller till och med förbättrar titanmaterial duktilitet och seghet vid kryogena temperaturer. Förlängningen av GR.5 ökar till ~15–20 % vid -196 grader (från 10–15 % vid RT), och brottsegheten ökar med ~20–30 % (till mer än eller lika med 70 MPa·m¹/²). CP-titans förlängning når 25–30 % vid -196 grader, utan tecken på skör övergång. Detta beror på stabiliteten av -fasen vid kryogena temperaturer (ingen fastransformationsinducerad sprödhet) och undertryckandet av väteförsprödning (vätediffusion hämmas vid låga temperaturer).
Trötthet och effektprestanda
Kryogena temperaturer ökar också utmattningshållfastheten hos GR.5: dess 10⁷-cykelutmattningsstyrka ökar till ~500–550 MPa vid -196 grader (upp från 400 MPa vid RT). Slagsegheten (Charpy V-notch) stiger från ~40 J vid RT till ~60 J vid -196 grader, vilket gör den lämplig för kryogena applikationer som lagringstankar för flytande naturgas (LNG), raketbränsletankar och stöd för supraledande enheter.
