টাইটানিয়াম খাদগুলি কাঠামোগত উপকরণগুলিতে একটি অনন্য অবস্থান দখল করে। বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম, এর চমৎকার জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং জৈব সামঞ্জস্য থাকা সত্ত্বেও, শুধুমাত্র মাঝারি শক্তি (প্রায় 240-550 MPa প্রসার্য শক্তি) প্রদান করে। বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি ধাতু থেকে টাইটানিয়ামের রূপান্তর একটি উচ্চ-পারফরম্যান্স ইঞ্জিনিয়ারিং উপাদানে-1500+ MPa ফলন শক্তিতে সক্ষম-পুরোপুরি পর্যায় সারণী জুড়ে থেকে সংকর উপাদানগুলির সাথে এর মিথস্ক্রিয়ায় নিহিত।
ইস্পাত বা অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলির বিপরীতে, যেখানে শক্তিশালীকরণ প্রক্রিয়াগুলি প্রায়শই উপাদানগুলির একটি সংকীর্ণ সেটের উপর নির্ভর করে, টাইটানিয়াম একটি অস্বাভাবিকভাবে বিস্তৃত অ্যালোয়িং ল্যান্ডস্কেপ উপস্থাপন করে। 60 টিরও বেশি উপাদান উল্লেখযোগ্যভাবে টাইটানিয়ামের ফেজ ভারসাম্য, রূপান্তর গতিবিদ্যা এবং যান্ত্রিক প্রতিক্রিয়া পরিবর্তন করে। এই উপাদানগুলি এলোমেলোভাবে নির্বাচিত হয় না; তাদের ভূমিকা মৌলিক ক্রিস্টালোগ্রাফিক সামঞ্জস্য, বৈদ্যুতিন কাঠামো এবং পর্যায় সারণীতে টাইটানিয়ামের তুলনায় তাদের অবস্থান দ্বারা নির্ধারিত হয়।
এই নিবন্ধটি কীভাবে এই "মাল্টি-এলিমেন্ট পার্টনার" ফ্যামিলি "অন-ডিমান্ড কাস্টমাইজেশন"-আল-ভি কম্বিনেশন ডমিনেটিং অ্যারোস্পেস অ্যাপ্লিকেশান থেকে রিফ্র্যাক্টরি মেটাল সংযোজন থেকে পরিষেবার তাপমাত্রাকে 600 ডিগ্রির উপরে ঠেলে কার্যকারিতা সক্ষম করে তার একটি পদ্ধতিগত পরীক্ষা প্রদান করে।
ধাতব কাঠামো: কেন টাইটানিয়াম অনেকগুলি উপাদানকে সাড়া দেয়
1.1 নকশা পরিবর্তনশীল হিসাবে অ্যালোট্রপিক রূপান্তর
টাইটানিয়ামের বহুমুখিতা তার অ্যালোট্রপিক রূপান্তর থেকে উদ্ভূত হয়। 882 ডিগ্রির নিচে, বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম একটি ষড়ভুজ বন্ধ-প্যাকড (HCP) কাঠামোতে স্ফটিক করে, -Ti হিসাবে মনোনীত। এই তাপমাত্রার উপরে, এটি বডি-কেন্দ্রিক ঘনক (BCC) -Ti এ রূপান্তরিত হয়।
এই রূপান্তর তাপমাত্রা-এবং প্রতিটি পর্যায়ের স্থায়িত্ব-এলোয়িং সংযোজন দ্বারা গভীরভাবে পরিবর্তিত হয়। যে উপাদানগুলি -ট্রান্সাস তাপমাত্রা বাড়ায় সেগুলি -ফেজ ফিল্ডকে প্রসারিত করে এবং তাকে -স্ট্যাবিলাইজার বলা হয়। উপাদানগুলি যেগুলি -ট্রান্সাস তাপমাত্রাকে হ্রাস করে -ফেজ ফিল্ডকে প্রসারিত করে এবং তাকে -স্ট্যাবিলাইজার বলা হয়। একটি তৃতীয় বিভাগ, নিরপেক্ষ উপাদান, রূপান্তর তাপমাত্রার উপর ন্যূনতম প্রভাব ফেলে।
এই পর্যায়ের স্থায়িত্ব কাঠামো একাধিক স্কেল জুড়ে মাইক্রোস্ট্রাকচারাল ইঞ্জিনিয়ারিংকে সক্ষম করে: প্রাথমিক শস্যের আকার, সেকেন্ডারি ল্যাথ পুরুত্ব, শস্যের আকারবিদ্যা, এবং আন্তঃধাতু যৌগগুলির বিতরণ।
1.2 শ্রেণীবিভাগ ব্যবস্থা
টাইটানিয়ামের অ্যালোট্রপিক রূপান্তরের সাথে তাদের মিথস্ক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, অ্যালোয়িং উপাদানগুলি চারটি কার্যকরী বিভাগে বিভক্ত:
| শ্রেণী | উপাদান |
-ট্রান্সাসের উপর প্রভাব |
সাধারণ ঘনত্ব পরিসীমা |
| -স্ট্যাবিলাইজার | আল, গা, জি, বি, ও, এন, সি | বৃদ্ধি |
l: 2-7 wt%; O: 0.1–0.3 wt% |
| -স্ট্যাবিলাইজার (আইসোমরফাস) | Mo, V, Nb, Ta, W | হ্রাস |
V: 2-15 wt%; নোট: 10-40 wt% |
| -স্ট্যাবিলাইজার (ইউটেক্টয়েড) | Fe, Cr, Ni, Cu, Si, H | হ্রাস |
V: 2-15 wt%; নোট: 10-40 wt% |
| নিরপেক্ষ উপাদান | Zr, Hf, Sn | ন্যূনতম পরিবর্তন |
Zr: 1–8 wt%; Sn: 2-5 wt% |
চিত্র 1 প্রতিটি বিভাগের জন্য বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রামের বৈশিষ্ট্যগুলিকে চিত্রিত করে, দেখায় যে কীভাবে অ্যালোয়িং সংযোজনগুলি ফেজের সীমানাকে পুনরায় আকার দেয় এবং বিভিন্ন মাইক্রোস্ট্রাকচারাল ফলাফলগুলিকে সক্ষম করে৷
-স্ট্যাবিলাইজার: স্ট্রেন্থ অ্যান্ড অক্সিডেশন ফাউন্ডেশন
2.1 অ্যালুমিনিয়াম: সর্বজনীন শক্তিশালীকরণকারী
অ্যালুমিনিয়াম হল টাইটানিয়ামে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত সংকর উপাদান, যা Ti-6Al-4V থেকে উচ্চ-তাপমাত্রার কাছাকাছি প্রায় সমস্ত বাণিজ্যিক সংকর ধাতুগুলিতে উপস্থিত থাকে। এর আধিপত্য একাধিক অবদান থেকে উদ্ভূত:
·কঠিন সমাধান শক্তিশালীকরণ: আল পছন্দেরভাবে -পর্যায়ে দ্রবীভূত হয়, HCP জালির মধ্যে বিকল্প সাইটগুলি দখল করে। এটি দুটি শক্তিশালীকরণ প্রভাব তৈরি করে: (1) জালি বিকৃতি স্থানচ্যুতি গতির প্রতিরোধ বাড়ায় এবং (2) -ফেজ স্ট্যাকিং ফল্ট শক্তির পরিবর্তন।
ঘনত্ব হ্রাস: 2.7 g/cm³ এ, আল উল্লেখযোগ্যভাবে খাদের ঘনত্ব কমায়। প্রতিটি 1 wt% Al সংযোজন প্রায় 1.5% ঘনত্ব হ্রাস করে, মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা যেখানে নির্দিষ্ট শক্তি উপাদান নকশা নির্দেশ করে।
অর্ডার করার সম্ভাবনা: আনুমানিক 8 wt% এর বেশি ঘনত্বে, Al অর্ডারকৃত ₂ (Ti₃Al) অবক্ষয় গঠনের প্রচার করে। যদিও মোটামুটিভাবে বিতরণ করা হলে এগুলি খাদকে ক্ষতবিক্ষত করতে পারে, নিয়ন্ত্রিত বৃষ্টিপাত অতিরিক্ত শক্তিশালী করার পথ সরবরাহ করে।
Huang এট আল দ্বারা সাম্প্রতিক কাজ. প্রমাণ করেছে যে আল সংযোজন টাইটানিয়ামে স্থানচ্যুতি আচরণকে মৌলিকভাবে পরিবর্তন করে। বাইনারি Ti-6Al ধাতুগুলিতে, আল বিকৃতি যুগলকে দমন করে এবং একাধিক স্লিপ সিস্টেমের জন্য সমালোচনামূলক সমাধানকৃত শিয়ার স্ট্রেস (CRSS) সংশোধন করে। এই শক্তিশালীকরণ একটি ট্রেড-অফের সাথে আসে: যখন ফলন শক্তি বৃদ্ধি পায়, নমনীয়তা এবং প্রভাবের দৃঢ়তা সাধারণত হ্রাস পায়।
2.2 ইন্টারস্টিশিয়াল স্ট্রেন্থেনার্স: অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, কার্বন
অক্সিজেন, নাইট্রোজেন এবং কার্বন টাইটানিয়াম জালির মধ্যে অন্তর্বর্তী স্থানগুলি দখল করে, কম ঘনত্বে ব্যতিক্রমীভাবে দক্ষ শক্তিশালীকরণ তৈরি করে। প্রতিটি 0.1 wt% O প্রায় 150-200 MPa দ্বারা ফলনের শক্তি বৃদ্ধি করে।
· অক্সিজেন: সবচেয়ে সাধারণ ইন্টারস্টিশিয়াল হিসাবে, O একটি শক্তিশালী করার সুযোগ এবং একটি দূষণ উদ্বেগ উভয়ই। অক্সিজেন -পর্যায়কে স্থিতিশীল করে, -ট্রান্সাস তাপমাত্রা বাড়ায় এবং যথেষ্ট কঠিন দ্রবণকে শক্তিশালী করে। যাইহোক, আনুমানিক 0.3-0.4 wt% O অতিক্রম করলে নমনীয় বিকৃতি প্রক্রিয়ার দমনের মাধ্যমে গুরুতর অস্বস্তি সৃষ্টি হয়।
নাইট্রোজেন: সাম্প্রতিক অগ্রগতি N এর ভূমিকা পুনর্বিবেচনা করেছে। ঝাং এট আল। প্রমাণ করেছে যে নিয়ন্ত্রিত N সংযোজন (0.17–0.40 wt%) শস্য সীমানা প্রকৌশলের সাথে মিলিত ব্যতিক্রমী শক্তি-নমনীয়তার সমন্বয় তৈরি করতে পারে। তাদের Ti-1800 অ্যালয় (Ti-4.1Al-2.5Zr-2.5Cr-6.8Mo-0.17O-0.10N) প্রাথমিক, মাধ্যমিক, এবং অতি সূক্ষ্ম-উইডম্যানস্ট্যাটেটেনের একটি শ্রেণিবদ্ধ কাঠামোর মাধ্যমে 1800 MPa ফলন শক্তি অর্জন করেছে।
কার্বন: 0.05-0.2 wt% C এর সংযোজন টিআইসি গঠনকে উৎসাহিত করে। এই কার্বাইডগুলি দ্বৈত কাজ করে: (1) উচ্চ-তাপমাত্রা প্রক্রিয়াকরণের সময় শস্যের সীমানা পিন করা, চূড়ান্ত মাইক্রোস্ট্রাকচারকে পরিমার্জন করা এবং (2) বৃষ্টিপাতের জন্য ভিন্ন ভিন্ন নিউক্লিয়েশন সাইট হিসাবে কাজ করা। ফলস্বরূপ মাইক্রোস্ট্রাকচার সূক্ষ্ম দানা এবং আরও এলোমেলো ল্যাথ ওরিয়েন্টেশন দেখায়।
2.3 বোরন: শস্য পরিশোধন এজেন্ট
B (0.01–0.2 wt%) এর সাথে মাইক্রোঅ্যালোয়িং টিআইবি হুইস্কার তৈরি করে যা পূর্বের শস্যের আকারকে যথেষ্ট পরিমাণে পরিশোধন করে। TA6.5 সংকর ধাতুতে, 0.2 wt% B মাইক্রোস্ট্রাকচারকে মোটা Widmanstätten থেকে পরিশ্রুত ঝুড়িতে রূপান্তরিত করে-বুনা আকার বিদ্যা, কলোনির আকার হ্রাস করে এবং উভয় কক্ষের তাপমাত্রা এবং 650 ডিগ্রি প্রসার্য বৈশিষ্ট্যের উন্নতি করে।
অবিরত...
