1. مقاومت در برابر سایش آلیاژ تیتانیوم درجه 5 و نیاز به عملیات سطحی
در شرایط درمان نشده، آلیاژ تیتانیوم درجه 5 فقط مقاومت سایش متوسطی را نشان می دهد. در شرایط خشک لغزشی، ساینده یا فرسایشی، به دلیل سختی نسبتاً کم و ضریب اصطکاک بالا در برابر فلزات یا سرامیک، تمایل به سایش چسب و سایش ساینده دارد. آلیاژ تیتانیوم هنگام تماس با سایر مواد فلزی ممکن است به راحتی زخم شود، گرفتار شود یا آسیب سطحی را متحمل شود. بنابراین، در کاربردهایی که شامل حرکت نسبی، اصطکاک، تماس مکرر یا محیطهای ساینده میشوند، درمان سطح به شدت توصیه میشود یا حتی ضروری است.
درمانهای سطحی رایج برای بهبود عملکرد سایش عبارتند از:
آنودایز کردن: سختی سطح و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.
نیتریدینگ گاز یا نیتریدینگ پلاسما: یک لایه سخت و مقاوم در برابر سایش را تشکیل می دهد که اصطکاک و سایش را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
پوششهای رسوب بخار فیزیکی (PVD) مانند TiN، DLC یا CrN: سختی سطح بسیار بالا و ضریب اصطکاک پایین را فراهم میکند.
اکسیداسیون حرارتی: سختی و عمر سایش را بهبود می بخشد.
با اصلاح سطح مناسب، مقاومت سایشی درجه 5 را می توان چندین برابر یا حتی یک مرتبه افزایش داد. بنابراین، برای اجزایی مانند یاتاقان ها، چرخ دنده ها، شفت ها، بست های تحت فرتینگ و قطعات کشویی، عملیات سطح برای دستیابی به عمر مفید قابل قبول ضروری است.
2. عملکرد تحت شرایط بار دینامیکی، لرزش و خستگی
آلیاژ تیتانیوم درجه 5 بسیار مناسب برای بار دینامیکی، ارتعاش و کاربردهای بحرانی خستگی است و در واقع یکی از پرکاربردترین مواد در چنین شرایط کاری در سراسر جهان است.
اولاً، عملکرد فوقالعاده-خستگی چرخهای دارد، بهویژه در شرایط گرما{1}}درمان شده (محلول درمان شده و قدیمی). استحکام خستگی آن پایدار است و در دمای سرویس تا 315 درجه به خوبی حفظ می شود. دوم، چقرمگی بالا و مقاومت خوبی در برابر رشد ترک دارد و به آن اجازه میدهد در مقابل لرزش، ضربه و بارهای متناوب بدون شکست ناگهانی مقاومت کند. سوم، مدول الاستیک پایین و استحکام بالا به جذب انرژی ارتعاش و کاهش تمرکز تنش در مقایسه با بسیاری از فولادهای با مقاومت بالا کمک میکند.
کاربردهای معمولی عبارتند از:
اجزای ساختاری هواپیما، ارابه فرود و پایههای موتور تحت بارهای ارتعاشی و خستگی طولانیمدت.
دریچه های خودرو، میله های اتصال و قطعات تعلیق.
ایمپلنت های پزشکی که بارهای حرکتی مکرر انسان را تحمل می کنند.
سازه های دریایی و فراساحلی در معرض ارتعاشات ناشی از امواج و بارگذاری چرخه ای.
با این حال، طراحی باید از بریدگی های تیز، عیوب سطح ناهموار، یا فرسودگی بیش از حد جلوگیری کند، زیرا این عوامل می توانند عمر خستگی را کاهش دهند. با هندسه مناسب، کیفیت سطح و درمان سطح اختیاری، درجه 5 در شرایط دینامیکی و خستگی شدید عملکرد قابل اعتمادی دارد.
خلاصه
آلیاژ تیتانیوم درجه 5 مقاومت سایشی ذاتی متوسطی دارد و معمولاً برای محیطهای اصطکاک و سایش نیاز به عملیات سطحی دارد. در همین حال، عملکرد فوقالعادهای را تحت شرایط بار دینامیکی، ارتعاش و خستگی از خود نشان میدهد و به طور گسترده به عنوان یک ماده درجه یک برای کاربردهای ساختاری بار چرخهای شناخته میشود.
