اصل آلیاژهای تیتانیوم

آلیاژهای تیتانیوم آلیاژهایی هستند که از تیتانیوم به عنوان پایه و سایر عناصر تشکیل شده اند. تیتانیوم به دو شکل آلوتروپیک وجود دارد: -تیتانیوم با ساختار شش ضلعی نزدیک-زیر 882 درجه، و -تیتانیوم با بدنه-ساختار مکعبی مرکز بالای 882 درجه.

عناصر آلیاژی را می توان بر اساس تأثیر آنها بر دمای تبدیل فاز به سه دسته طبقه بندی کرد:

① عناصری که فاز را تثبیت می کنند و دمای تبدیل فاز را افزایش می دهند، -عناصر تثبیت کننده، از جمله آلومینیوم، کربن، اکسیژن و نیتروژن نامیده می شوند. آلومینیوم عنصر اصلی آلیاژی در آلیاژهای تیتانیوم است که به طور قابل توجهی استحکام آلیاژ را در دمای اتاق و بالا بهبود می بخشد، وزن مخصوص آن را کاهش می دهد و مدول الاستیک آن را افزایش می دهد.

② عناصری که فاز را تثبیت می‌کنند و دمای تبدیل فاز را کاهش می‌دهند، -عناصر تثبیت‌کننده نامیده می‌شوند که می‌توانند بیشتر به انواع هم‌مورف و یوتکتوئید تقسیم شوند. اولی شامل مولیبدن، نیوبیم و وانادیم است. دومی شامل کروم، منگنز، مس، آهن و سیلیکون است.

③ عناصری که تأثیر کمی بر دمای تبدیل فاز دارند، عناصر خنثی از جمله زیرکونیوم و قلع نامیده می شوند.

اکسیژن، نیتروژن، کربن و هیدروژن ناخالصی های اصلی آلیاژهای تیتانیوم هستند. اکسیژن و نیتروژن حلالیت بالایی در فاز دارند و به طور قابل توجهی آلیاژهای تیتانیوم را تقویت می کنند اما انعطاف پذیری آنها را کاهش می دهند. محتوای اکسیژن و نیتروژن در تیتانیوم معمولاً به ترتیب زیر 0.15-0.2٪ و 0.04-0.05٪ مشخص می شود. هیدروژن در فاز حلالیت بسیار کمی دارد. انحلال بیش از حد هیدروژن در آلیاژهای تیتانیوم باعث ایجاد هیدرید می شود و آلیاژ را شکننده می کند. محتوای هیدروژن در آلیاژهای تیتانیوم معمولاً زیر 0.015٪ کنترل می شود. انحلال هیدروژن در تیتانیوم برگشت پذیر است و می توان آن را با آنیل خلاء حذف کرد.