Influenta elementelor de aliere

Influenta elementelor de aliere

Influenta elementelor de aliere asupra temperaturii de transformare polimorfa

In aliajele de titan atat elementele de aliere cat si impuritatile prezinta tendinta de a largi domeniile de stabilitate ale fazelor α sau β sau sunt neutre din acest punct de vedere.

Influentele elementelor de aliere asupra proprietatilor titanului si aliajelor sale

Studiul influentei de aliere asupra proprietatilor titanului si aliajelor sale are la baza diagramele de echilibru binare Ti -X sau ternare Ti-Al-X.

a)Un prim grup de diagrame de echilibru specific aliajelor de titan caracterizeaza interactiunea componentilor care formeaza solutii solide continue cu Tiα si Tiβ.Zirconiul are un effect favorabil asupra rezitentei si plasticitatii titanului.Pana la continuturi de 10-15%Zr,creste rezistenta la rupere a titanului.Rezistenta mecanica si limita de curgere cresc odata cu marirea concentratiei zirconiului dupa o lege parabolic.Alungirea aliajelor Ti-Zr ramane practice nemodificata pana la 30%Zr.In acelasi mod se modifica proprietatile in sistemul Ti-Hf.

b)Al doilea tip de diagrame de echilibru in care elementele de aliere sunt izomorfe cu Tiβ formand cu acestea solutii solide continue la temperaturi inalte si cu Tiα,solutii solide cu solubilitate limitata la temperaturi joase este valabil pentru sistemele:Ti-V; Ti-Nb; Ti-Ta; Ti-Mo.

c)Al treilea tip de diagrama de echilibru este caracterizat de solubilitate limitata a componentilor in Tiα si Tiβ,prin transformari eutectice si eutectoide si formarea de compusi in timpul cristalizarii,ca rezultat al descompunerii solutiilor solide.

d)Al patrulea tip de diagrama de echilibru corespund sistemele binare caracterizate prin solutii solide cu solubilitate limitata a componentilor in Tiα si Tiβ,dar care difera de al treilea tip prin transformarea peritectica si peritectoida.Acest tip de diagrame de echilibru,include sistemele binare Ti-Al;Ti-Ge;Ti-Sn;Ti-In;Ti-Cl.Aluminiul durifica aliajele de titan cu pastrarea unei alungiri si a gatuirii se produce la concentratii mai mari de 7%Al,datorita formarii fazei α₂.

Rezistenta la rupere creste relativ putin pana la 3%Al,fiecare procent de Al duce la o crestere a rezistentei cu 10N/mm².Aluminiul mareste modulul de elasticitate al titanului.

Fig.3.11 Diagrama de echilibru Fig. 3.12 Influenta continutului

Ti-Al (1) si variatia cu proportia de Al asupra proprietatilor

De Al a modului de elasticitate (2) mecanice ale Ti

si a caldurii de transformare (3)

Transformari in stare solida care au loc la tratamentele termice aplicate aliajelor pe baza de titan

Transformarile de faza care se intalnesc in aliajele pe baza de titan pot fi grupate in izoterme si transformari fara difuzie.

Transformarile sunt legate fie de transformarea polimorfa Ti_α→Ti_β,fie de reactii de precipitare care implica formarea fazelor de tranzitie si/sau a fazelor de echilibru.

Transformarea α↔β

Transformarea polimorfa α(HC)→β(CVC)poate fi exprimata prin mecanismul BURGERS,prin care se respecta doua corelatii de orientare pentru plane si directii cristalografice:

<1120>_α||<111>_β

Permite obtinerea unei structuri intermediare CFC.Mecanismul propus de succesiune a transformarilor:

β_(CVC)→CFC_maclata→α(HC)_maclata→α(HC)

.Modalitati de relaxare a tensiunilor interne care se produc in cursul transformarilor β→α

Aparitia imperfectiunilor in faza α,la racire este rezultatul relaxarii tensiunilor la transformarea β→α.

Tensiunile pot fi:

-de acomodare

-datorita deplasarii ordonate prin mecanismul de tranzitie de la reteaua CVC si HC

-relaxarea tensiunilor interne prin maclare

-relaxare prin alunecare

Aspecte particulare

.Ereditate structural

Structurile aliajelor de tip α sau α+β obtinute pornind din domeniul β sunt de regula grosiere si aciculare.Din punct de vedere al punctului de transformare α+β β,grauntele creste rapid si dupa racire se obtine o structura de tip WIDMANSTATTEN,cu plasticitate scazuta.Ostructura normala,fiind si echiaxa ,nu se poate obtine decat in urma recristalizarii,cu incalzirea in domeniul α sau

Faza omega (ω)

Unele aliaje ,in anumite conditii de tratament termic prezinta duritati si fragilitate foarte mari in prezenta unei faze de tranzitie ω.Atunci cand se formeaza in conditii izoterme faza ω are aceiasi structura cu faza α (H+C),iar faza ω atermica cristalizeaza in sistemul romboedric.

Faza ω se formeaza numai in aliaje cu continuturi ridicate de elemente β eutectoide,in cursul tratamentelor termice de recoacere sau la imbatranire de temperatura joasa .

Faza Ti3Al

In cazul aliajelor de titan cu aluminiu,continutul sau este in general limitat la 5-8%Al,pentru ca la procente mai ridicate de Al apar faze ordonate de tip Ti₃Al(α₂) fragile in cantitati insemnate.