Η αρχή των κραμάτων τιτανίου

Τα κράματα τιτανίου είναι κράματα που αποτελούνται από τιτάνιο ως βάση και άλλα στοιχεία. Το τιτάνιο υπάρχει σε δύο αλλοτροπικές μορφές: -τιτάνιο με στενή-συσκευασμένη εξαγωνική δομή κάτω από 882 μοίρες και -τιτάνιο με σώμα-με κεντρική κυβική δομή πάνω από 882 μοίρες .

Τα στοιχεία κράματος μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες με βάση την επιρροή τους στη θερμοκρασία μετασχηματισμού φάσης:

① Τα στοιχεία που σταθεροποιούν τη φάση και αυξάνουν τη θερμοκρασία μετασχηματισμού φάσης ονομάζονται -σταθεροποιητικά στοιχεία, όπως το αλουμίνιο, ο άνθρακας, το οξυγόνο και το άζωτο. Το αλουμίνιο είναι το κύριο στοιχείο κράματος στα κράματα τιτανίου, βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή του κράματος τόσο σε θερμοκρασία δωματίου όσο και σε υψηλές θερμοκρασίες, μειώνοντας το ειδικό του βάρος και αυξάνοντας το μέτρο ελαστικότητας του.

② Τα στοιχεία που σταθεροποιούν τη φάση και μειώνουν τη θερμοκρασία μετασχηματισμού φάσης ονομάζονται -σταθεροποιητικά στοιχεία, τα οποία μπορούν περαιτέρω να χωριστούν σε ισόμορφους και ευτηκτοειδείς τύπους. Το πρώτο περιλαμβάνει μολυβδαίνιο, νιόβιο και βανάδιο. Το τελευταίο περιλαμβάνει χρώμιο, μαγγάνιο, χαλκό, σίδηρο και πυρίτιο.

③ Τα στοιχεία που έχουν μικρή επίδραση στη θερμοκρασία μετασχηματισμού φάσης ονομάζονται ουδέτερα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του ζιρκόνιου και του κασσίτερου.

Το οξυγόνο, το άζωτο, ο άνθρακας και το υδρογόνο είναι οι κύριες ακαθαρσίες στα κράματα τιτανίου. Το οξυγόνο και το άζωτο έχουν υψηλή διαλυτότητα στη φάση, ενισχύοντας σημαντικά τα κράματα τιτανίου αλλά μειώνοντας την πλαστικότητά τους. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο και άζωτο στο τιτάνιο τυπικά ορίζεται ότι είναι κάτω από 0,15-0,2% και 0,04-0,05%, αντίστοιχα. Το υδρογόνο έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα στη φάση. Η υπερβολική διάλυση υδρογόνου σε κράματα τιτανίου θα σχηματίσει υδρίδια, καθιστώντας το κράμα εύθραυστο. Η περιεκτικότητα σε υδρογόνο στα κράματα τιτανίου συνήθως ελέγχεται κάτω από 0,015%. Η διάλυση του υδρογόνου στο τιτάνιο είναι αναστρέψιμη και μπορεί να αφαιρεθεί με ανόπτηση υπό κενό.