1. عملکرد کلی درجه حرارت بالا{1}} Ti Grade 5
استحکام کششی و خستگی خوبی را برای استفاده طولانی مدت در محیطهای گرمای متوسط (مانند ناسلهای هوافضا، اجزای توربین صنعتی) حفظ میکند.
مقاومت خزشی آن (مقاومت در برابر تغییر شکل آهسته و دائمی تحت تنش و گرمای ثابت) برای سناریوهای دمای پایین-تنش متوسط تا{1} متوسط- کافی است، اگرچه آلیاژهای تیتانیوم مقاوم در برابر حرارت یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل{4} در دمای بالاتر از آن بهتر است.
همچنین به لطف لایه اکسید غیرفعال بادوام (TiO2) که زیر 400 درجه دست نخورده باقی میماند، در دمای بالا در محیطهای غیر خورنده شدید، مقاومت خوردگی مناسبی را نیز حفظ میکند.
2. حداکثر دما برای عملکرد پایدار
خدمات طولانی مدت- (عملکرد مستمر به مدت 10،{2}} ساعت): حداکثر دما برای حفظ پایداری کامل مکانیکی و یکپارچگی ساختاری است315 درجه (600 درجه فارنهایت). در این دما، ریزساختار + آن بدون تغییر باقی میماند و ویژگیهای کلیدی (مقاومت کششی، مقاومت در برابر خزش، عمر خستگی) مطابق با مشخصات طراحی باقی میماند (مثلاً استحکام کششی در حدود 75% مقدار دمای اتاق باقی میماند و نرخ کرنش خزشی زیر 1×10-8 مگاپاسکال در تنش 140 مگاپاسکال است).
استفاده کوتاه مدت-متناوب (قرار گرفتن در معرض محدود، شرایط استرس کم-): تحمل دما تا400 درجه (750 درجه فارنهایت)برای دوره های کوتاه (ساعت تا روز). با این حال، این برای اجزای تحمل بار بحرانی توصیه نمی شود، زیرا حتی نوردهی کوتاه در 400 درجه شروع به تأثیر بر پایداری ریزساختاری می کند.
3. کاهش عملکرد و خرابی های بالاتر از آستانه دمای پایدار
(1) تخریب ریزساختاری
-درشت شدن فاز و -نرم شدن فاز: بالای 315 درجه، لاملاهای ریز و یکنواخت در ماتریس شروع به رشد و تجمع میکنند، در حالی که فاز -(بدنه-ساختار مکعبی در مرکز) به دلیل انتشار اتمی قدرت خود را از دست میدهد. این امر ساختار متعادل + آلیاژ را که برای نسبت استحکام- آن بسیار مهم است، مختل میکند.
تبدیل فاز (بالای 400 درجه): قرار گرفتن طولانیمدت در معرض بالای 400 درجه، تغییر را به سمت ریزساختار درشتتر و کمثباتتر - تسریع میکند. اگر دما به بتا-transus (995 درجه ) نزدیک شود، تشکیل فاز کامل منجر به رشد شدید دانه می شود و آلیاژ را شکننده و برای هر کاربرد ساختاری نامناسب می کند.
(2) فروپاشی خواص مکانیکی
افت استحکام کششی: در 400 درجه، استحکام کششی آن به شدت کاهش می یابد<500 MPa (less than 60% of its room-temperature strength of 860–900 MPa). At 500°C, strength further declines to below 400 MPa, leading to plastic deformation under nominal operating loads.
از دست دادن مقاومت در برابر خزش: نرخ کرنش خزشی به طور تصاعدی به بالای 350 درجه افزایش می یابد. به عنوان مثال، در 400 درجه و تنش 100 مگاپاسکال، نرخ کرنش خزشی از 1×10-6 در ساعت (100 برابر بیشتر از 315 درجه) فراتر میرود که منجر به اعوجاج ابعادی دائمی اجزا (به عنوان مثال، تاب برداشتن بدنههای توربین یا براکتهای هوافضا) در طول زمان میشود.
کاهش عمر خستگی: دماهای بالا باعث تسریع اکسیداسیون و شروع ریزترک در مرزهای دانه می شود. در 400 درجه، قدرت خستگی (107 چرخه) کاهش می یابد<150 MPa (less than 50% of its room-temperature fatigue strength of 300–350 MPa), leading to premature fatigue failure in cyclic load applications.
(3) اکسیداسیون و آسیب خوردگی
در دمای بالای 400 درجه، لایه غیرفعال TiO2 روی سطح آلیاژ متخلخل و غیریکنواخت میشود و به اکسیژن اجازه میدهد در زیرلایه پخش شود و یک لایه اکسید شکننده (Ti2O3 یا TiOO) تشکیل دهد. این باعث شکنندگی سطح و کاهش مقاومت در برابر خوردگی می شود، به ویژه در محیط های حاوی رطوبت یا گازهای خورنده (به عنوان مثال، اگزوز صنعتی یا اتمسفر دریایی). در موارد شدید، اکسیداسیون بین دانه ای منجر به ترک خوردگی و شکست فاجعه آمیز اجزا می شود.
