Augstas temperatūras titāna sakausējumu oksidēšanās īpašības
Tā kā aerodzinēji darbojas augstā temperatūrā, augstas temperatūras titāna sakausējuma sastāvdaļas izturēs oksidācijas koroziju. Titāna sakausējumu mehāniskās īpašības augstā temperatūrā ierobežo arī to spēja izturēt oksidācijas koroziju. Titāna sakausējumu oksidēšanās rezultātā uz virsmas izveidosies oksīda plēve, kas izolē metāla iekšpusi no ārējās vides. Īpašības ir samērā stabilas un netiks tālāk oksidētas. Taču, paaugstinoties temperatūrai, virsmas oksīda plēve cikliski nolobās. Izmantojot titāna sakausējumus augstā temperatūrā, oksidācijas un korozijas ietekmes dēļ samazinās to mehāniskās īpašības augstā temperatūrā.
Tika pētīta augstas temperatūras titāna sakausējumu oksidēšanās izturēšanās, izmantojot temperatūru no 500 līdz 750 grādiem. Ir pierādīts, ka temperatūrai ir liela ietekme uz augstas temperatūras titāna sakausējumu oksidācijas ātrumu. Agrīnās oksidācijas stadijās oksidācijas masas pieaugums mainās lineāri, un, palielinoties oksīda slānim, ķīmiskās reakcijas ātrums samazinās, svars palielinās paraboliskā formā, un oksīda plēve sastāv no Al2O3 papildus TiO2. Zeng Shangwu et al. pētīja TC4 titāna sakausējuma oksidācijas izturēšanos augstā temperatūrā. Pētījumā konstatēts, ka TC4 var palikt neskarts cikliskās oksidācijas laikā oksīda plēvē pie 650 grādiem, bet var saplaisāt un lobīties augstākā temperatūrā.
Pašlaik ir daudzas metodes, lai uzlabotu augstas temperatūras titāna sakausējumu oksidācijas izturību, piemēram, tīram titānam pievieno citus leģējošus elementus, lai iegūtu dažādus jaunus titāna sakausējumus. Ja tiek pievienots alumīnijs, veidojas blīva oksīda plēve, kas aizsargā titāna sakausējumu no oksidatīvās korozijas, tādējādi uzlabojot titāna sakausējuma izturību pret oksidēšanu augstā temperatūrā. Turklāt silīcijs un hroms var veidot arī oksīda plēves. Tomēr pārmērīga sakausēšana ietekmēs arī materiāla fizikālās īpašības. Uzlabojot augstas temperatūras titāna sakausējumu oksidācijas pretestību, var tikt ietekmētas arī citas augstas temperatūras titāna sakausējumu mehāniskās īpašības, tādēļ tos nevar labi izmantot kosmosa dzinējos. Tāpēc joprojām ir jāturpina pētīt, kā saprātīgi pievienot leģējošus elementus.
Vēl viena metode ir piepildīt titāna sakausējuma virsmu ar materiāliem, kas ir izturīgi pret oksidēšanu augstā temperatūrā. Piemēram, TC4 augstas temperatūras titāna sakausējuma virsmas aluminizēšana var ievērojami uzlabot tā izturību pret oksidēšanu augstā temperatūrā. Turklāt ir arī tādas metodes kā iepriekšēja oksidēšana. Var uzlabot antioksidantu spēju. Tomēr katrai metodei pašlaik ir noteikti ierobežojumi, un, lai nodrošinātu augstas temperatūras titāna sakausējumu augstas temperatūras mehāniskās īpašības, ir visaptveroši jāizmanto dažādi antioksidācijas pasākumi.
Augstas temperatūras titāna sakausējumu noguruma īpašības
Aviācijas dzinējos konstrukcijas vai daļas galvenokārt tiek pakļautas mainīgām slodzēm, un noguruma atteice ir galvenais bojājuma veids. Džans Jajuans u.c. veica eksperimentus, lai izpētītu Ti-6Al-4V titāna sakausējuma noguruma plaisu augšanas raksturlielumus. Pētījums parādīja, ka, palielinoties sprieguma attiecībai, noguruma plaisu augšanas slieksnis samazināsies, un, ja sprieguma intensitātes faktors ir nemainīgs, plaisu augšanas ātrums ir saistīts ar sprieguma attiecību. pozitīvā korelācijā. Noguruma SN līkne parādās kā lēciena punkts aptuveni 107 reizes. Plaisas rodas uz virsmas vai pazemes. Tajā pašā laikā augsta temperatūra veicinās plaisu paplašināšanos.
Titāna sakausējumu noguruma atteice notiek laiku pa laikam, un ir jāveic daži pretnoguruma pasākumi, lai uzlabotu to noguruma īpašības. Šāvienu griešanas tehnoloģija pašlaik ir plaši izmantota metode, lai uzlabotu detaļu nogurumu. Šīs metodes princips galvenokārt ir radīt atlikušo spiedes spriegumu uz parauga virsmas, lai daļēji kompensētu ārējās slodzes ietekmi, tādējādi uzlabojot detaļas noguruma veiktspēju. Pētījumi liecina, ka ar skrotis apstrādāto materiālu noguruma robežu var palielināt par vairāk nekā 34%, un skrotis ļoti būtiski uzlabo noguruma veiktspēju. Līdztekus skrotis, ekstrūzijas stiprināšana un jonu implantācija ir arī metodes, lai uzlabotu titāna sakausējumu noguruma īpašības.
Augstas temperatūras titāna sakausējumu šļūdes īpašības
Tā kā aerodzinēju sastāvdaļas darbojas augstā temperatūrā, šļūdei ir liela ietekme uz aerodzinēju kalpošanas laiku un drošības rādītājiem. Šļūde parasti attiecas uz lēnu, neatgūstamu materiālu deformāciju augstā temperatūrā un ilgstošas slodzes apstākļos.
Pētījuma rezultāti liecina, ka dislokācijas slīdēšanai un kāpumam ir liela nozīme TA15 sakausējuma šļūdes deformācijas procesā noteiktā temperatūras un sprieguma diapazonā, un dislokācijas kāpumam ir liela nozīme virs 550 grādiem. Spriedzei, laikam, temperatūrai, sakausējuma elementiem, mikrostruktūrai utt. ir noteikta loma augstas temperatūras titāna sakausējumu šļūdei. Pētījuma rezultāti liecina, ka, palielinoties testa spriegumam, laiks, kas nepieciešams, lai šļūdes process sasniegtu līdzsvara stāvokli, samazināsies, un šļūdes ātrums līdzsvara stāvoklī kļūs ātrāks. Šļūdes pētījumi jāveic saistībā ar šļūdes noguruma mijiedarbību, jo dzinēju komponentu atteices bieži rodas abu kombinētās darbības rezultātā.
