Oksidasjonsadferd til høytemperatur titanlegeringer
Siden flymotorer jobber ved høye temperaturer, vil høytemperatur titanlegeringskomponenter motstå oksidasjonskorrosjon. De høytemperaturmekaniske egenskapene til titanlegeringer er også begrenset av deres evne til å motstå oksidasjonskorrosjon. Oksydasjonen av titanlegeringer vil danne en oksidfilm på overflaten, som isolerer det indre av metallet fra det ytre miljøet. Egenskapene er relativt stabile og vil ikke oksideres ytterligere. Men når temperaturen øker, flasser overflateoksidfilmen av syklisk. Når titanlegeringer brukes ved høye temperaturer, vil deres høytemperaturmekaniske egenskaper reduseres på grunn av effektene av oksidasjon og korrosjon.
Oksydasjonsoppførselen til høytemperatur titanlegeringer ved bruk av temperaturer mellom 500 grader og 750 grader har blitt studert. Det har vist seg at temperatur har stor innvirkning på oksidasjonshastigheten til høytemperatur titanlegeringer. I de tidlige stadiene av oksidasjon endres oksidasjonsvektøkningen lineært, og når oksidlaget øker, synker den kjemiske reaksjonshastigheten, vekten øker i en parabolsk form, og oksidfilmen består av Al2O3 i tillegg til TiO2. Zeng Shangwu et al. studerte høytemperatur-oksidasjonsadferden til TC4 titanlegering. Studien fant at TC4 kan forbli intakt under syklisk oksidasjon i oksidfilmen ved 650 grader, men kan sprekke og flasse ved høyere temperaturer.
Det er for tiden mange metoder for å forbedre oksidasjonsmotstanden til høytemperatur titanlegeringer, for eksempel å legge til andre legeringselementer til rent titan for å lage en rekke nye titanlegeringer. Hvis aluminium tilsettes, dannes det en tett oksidfilm for å beskytte titanlegeringen mot oksidativ korrosjon, og derved forbedre oksidasjonsmotstanden ved høye temperaturer til titanlegeringen. I tillegg kan silisium og krom også danne oksidfilmer. Imidlertid vil overdreven legering også påvirke materialets fysiske egenskaper. Mens den forbedrer oksidasjonsmotstanden til høytemperatur titanlegeringer, kan andre høytemperatur mekaniske egenskaper til høytemperatur titanlegeringer også bli påvirket, noe som gjør dem ute av stand til å bli godt brukt i romfartsmotorer. Derfor krever fortsatt forskning fortsatt forskning.
En annen metode er å fylle overflaten av titanlegering med materialer som motstår høytemperaturoksidasjon. For eksempel kan aluminisering av overflaten til TC4 høytemperatur titanlegering forbedre dens høytemperaturoksidasjonsmotstand betraktelig. I tillegg finnes det også metoder som pre-oksidasjon. Kan forbedre antioksidantkapasiteten. Imidlertid har hver metode for øyeblikket visse begrensninger, og en rekke antioksidasjonstiltak må brukes omfattende for å sikre de høytemperaturmekaniske egenskapene til høytemperaturtitaniumlegeringer.
Tretthetsegenskaper til høytemperatur titanlegeringer
I flymotorer blir strukturer eller deler hovedsakelig utsatt for vekslende belastninger, og utmattingssvikt er hovedfeilmodusen. Zhang Yajuan et al. utført eksperimenter for å studere tretthetssprekkevekstkarakteristikkene til Ti-6Al-4V titanlegering. Forskningen viste at når spenningsforholdet øker, vil tretthetssprekkevekstterskelen avta, og når spenningsintensitetsfaktoren er konstant, er sprekkveksthastigheten relatert til spenningsforholdet. til en positiv korrelasjon. Utmattelses-SN-kurven vises som et bøyningspunkt på omtrent 107 ganger. Sprekker starter på overflaten eller undergrunnen. Samtidig vil høy temperatur fremme utvidelse av sprekker.
Tretthetssvikt i titanlegeringer oppstår fra tid til annen, og det må tas noen tiltak mot utmatting for å forbedre deres utmattelsesegenskaper. Shot peening-teknologi er for tiden en mye brukt metode for å forbedre utmattelsesytelsen til deler. Prinsippet for denne metoden er hovedsakelig å danne gjenværende trykkspenning på overflaten av prøven for å delvis oppveie effekten av den ytre belastningen, og dermed forbedre utmattelsesytelsen til delen. Forskning viser at tretthetsgrensen for materialer behandlet med shot peening kan økes med mer enn 34 %, og shot peening har en svært betydelig effekt på å forbedre tretthetsytelsen. I tillegg til shot peening er ekstrusjonsforsterkning og ioneimplantasjon også metoder for å forbedre utmattelsesegenskapene til titanlegeringer.
Krypeegenskaper til høytemperatur titanlegeringer
Siden komponentene i flymotorer jobber ved høye temperaturer, har kryp stor innvirkning på levetiden og sikkerhetsytelsen til flymotorer. Kryp refererer vanligvis til en langsom, uopprettelig deformasjon av materialer under høy temperatur og vedvarende belastning.
Forskningsresultatene viser at dislokasjonsglidning og -stigning spiller en viktig rolle i krypdeformasjonsprosessen til TA15-legering innenfor et visst temperatur- og spenningsområde, og dislokasjonsstigning spiller en viktig rolle over 550 grader. Stress, tid, temperatur, legeringselementer, mikrostruktur osv. spiller alle en viss rolle i krypeoppførselen til titanlegeringer med høy temperatur. Forskningsresultatene viser at etter hvert som testspenningen øker, vil tiden som kreves for krypeprosessen for å nå en stabil tilstand bli kortere, og krypehastigheten vil bli raskere ved stabil tilstand. Forskning på kryp bør utføres i forbindelse med interaksjonen av kryptrøtthet, fordi svikt i komponenter i motorer ofte oppstår under kombinert handling av de to.
