Unikalne właściwości tytanu
Ogólna odporność na korozję została już omówiona. Jeśli chodzi o pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC), komercyjne czyste stopy tytanu i większość stopów tytanu są w rzeczywistości odporne, chyba że w obecności naprężeń pojawią się nowe, ostre pęknięcia. Jeśli tytan pęknie w powietrzu, tlenek ochronny natychmiast się zreformuje i SCC może nie wystąpić. Na przykład, jeśli pęknięcia są inicjowane w wodzie morskiej, SCC może wystąpić w niektórych stopach o wysokiej wytrzymałości lub wysokiej zawartości tlenu w komercyjnych czystych tytanach. Nawet w tym przypadku SCC można złagodzić, jeśli części nie zostaną natychmiast załadowane. Wyniki Dawsona i Pelou4 pokazują, że tak długo, jak intensywność naprężeń jest niższa niż próg korozji naprężeniowej, wzrost pęknięć zmęczeniowych Ti-6Al-6V-2Sn może zostać zmniejszony podczas testów o niskiej częstotliwości. Wynika to z re-pasywacji (reformacji tlenków) w wodzie morskiej o niższej częstotliwości, a nie ma wystarczająco dużo czasu, aby to się stało przy wyższych częstotliwościach.
Moduł stopu ß można znacznie zmienić. Wytrzymałość na rozciąganie Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn przy 60% obróbce na zimno wynosi około 1070 MPa, a moduł około 76-83 GPa. W wieku 480 ° C wytrzymałość i moduł wynoszą odpowiednio ~ 1,515 MPa i 103 GPa. Stop tytanu zawierający Nb, Zr i Ta opracowany dla przemysłu medycznego nazywa się metalem koloidalnym. W zależności od orientacji i technologii przetwarzania, jego moduł sprężystości wynosi zaledwie 40-50 GPa. Moduły te są zbliżone do kości, co czyni je idealnymi do zastosowań protetycznych. Praca na zimno zmniejsza moduł przy jednoczesnym zwiększeniu wytrzymałości. 5
Struktura krystaliczna sześciokątnej fazy zamkniętej (HCP) ma bardzo istotny wpływ na wydajność w różnych kierunkach. Larson6 symulował moduł komercyjnego monokryształu czystego tytanu i ustalił, że gdy siła jest przyłożona wzdłuż podstawy, moduł wynosi około 144 GPa, ale gdy jest ortogonalny do podstawy, moduł wynosi około 96 GPa. Ostatnio zaobserwowano, że różnica w wytrzymałości na rozciąganie między wzdłużnymi i poprzecznymi kierunkami walcowanego paska (co jest również wskaźnikiem krystalicznej tekstury) wynosi około 205 MPa, a ciągłe walcowanie w jednym kierunku wytworzy silną teksturę.
Chociaż efekt Bauschingera niekoniecznie jest wyjątkowy, wydaje się, że ma silniejszy wpływ na stopy tytanu niż w innych systemach stopowych. Wynika to z ograniczonej liczby systemów poślizgowych w sześciokątnej fazie α niskotemperaturowej (HCP). Jeżeli próbka rozciągająca jest rozciągnięta w stanie rozciągania, a badanie zostaje zatrzymane przed uszkodzeniem, a skompresowana próbka zostanie usunięta z długości pomiarowej próbki rozciągającej, obserwuje się znaczny spadek granicy plastyczności. Odkształcenie rozciągające 0,5% w temperaturze pokojowej może zmniejszyć wydajność ściskania o 30%. Wynika to z faktu, że dyslokacje w materiale podążają tą samą ścieżką poślizgu i poruszają się w przeciwnych kierunkach, co oznacza, że bariery dyslokacyjne nie muszą być pokonywane we wczesnych stadiach deformacji. Jeśli zastosujesz szczep do ściśniętej próbki, a następnie wyciągniesz próbkę rozciągającą z jej długości miernika, zaobserwujesz to samo zjawisko. Efekt ten można wyeliminować lub złagodzić poprzez formowanie w wysokiej temperaturze lub późniejsze wyżarzanie. Dlatego, przynajmniej w przemyśle lotniczym, gdy powstają części tytanowe, są one następnie wyżarzane, aby uniknąć tego drastycznego zmniejszenia wydajności. Nie wpływa na ostateczną wytrzymałość na rozciąganie.
Kruchość metali stałych zawsze była problemem tytanu i jego stopów. Najbardziej znanym przykładem jest kadm. Dzieje się tak wymaga bliskiego kontaktu (wtłaczanie tytanu do kadmu i odwrotnie) i wysokiego naprężenia rozciągającego.
