टाइटेनियम मिश्र उन्नत हल्के सामग्री हैं, कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए अपरिहार्य हैं। टाइटेनियम उद्योग का मुख्य आधार है - टाइटेनियम मिश्र धातु, जो मिश्र धातु परिवर्धन के माध्यम से तैयार किए जाते हैं जो और चरणों को स्थिर करते हैं। हमारा काम दो सबसे शक्तिशाली स्थिर तत्वों और टाइटेनियम मिश्र धातुओं, ऑक्सीजन और लोहे के लिए मजबूत करने वाले दो का दोहन करने पर केंद्रित है, जो आसानी से प्रचुर मात्रा में हैं। हालांकि, ऑक्सीजन के उत्सर्जक प्रभाव को बोलचाल की भाषा में 'टाइटेनियम के क्रिप्टोनाइट' के रूप में वर्णित किया गया है, और लोहे के माइक्रोसेरागेशन ने मजबूत और नमनीय - टाइटेनियम -ऑक्सीजन -आयरन मिश्र के विकास के लिए अपने संयोजन में बाधा उत्पन्न की है। यहां हम टाइटेनियम -ऑक्सीजन -आयरन रचनाओं की एक श्रृंखला को प्रदर्शित करने के लिए एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) प्रक्रिया डिजाइन के साथ मिश्र धातु डिजाइन को एकीकृत करते हैं जो बकाया तन्यता गुणों को प्रदर्शित करते हैं। हम विभिन्न लक्षण वर्णन तकनीकों का उपयोग करके इन गुणों के परमाणु-पैमाने पर उत्पत्ति की व्याख्या करते हैं। ऑक्सीजन और लोहे की बहुतायत और नेट-आकार या निकट-नेट-आकार के निर्माण के लिए प्रक्रिया सादगी एएम द्वारा इन-टाइटेनियम-ऑक्सीजन-आयरन मिश्र धातुओं को विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक बनाती है। इसके अलावा, वे वर्तमान में एक औद्योगिक अपशिष्ट उत्पाद, ऑफ-ग्रेड स्पंज टाइटेनियम या स्पंज टाइटेनियम-ऑक्सीजन-आयरन के औद्योगिक-पैमाने पर उपयोग के लिए वादा करते हैं। ऊर्जा-गहन स्पंज टाइटेनियम उत्पादन के कार्बन पदचिह्न को कम करने के लिए आर्थिक और पर्यावरणीय क्षमता पर्याप्त है।
अधिकांश औद्योगिक टाइटेनियम (टीआई) मिश्र धातुओं के पास टीआई के दो बुनियादी चरणों, हेक्सागोनल क्लोज-पैक (एचसीपी) और बॉडी-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी) के आधार पर माइक्रोस्ट्रक्चर होते हैं। TI -6AL -4V (WT% का उपयोग तब तक उपयोग किया जाता है जब तक कि निर्दिष्ट नहीं किया जाता है), - Ti मिश्र धातु TI उद्योग 1,2 की रीढ़ हैं। वे लैमेलर से युक्त माइक्रोस्ट्रक्चर बना सकते हैं-एक निकट-बर्गर्स ओरिएंटेशन रिलेशनशिप के साथ, इक्विएक्सेड और या गोलाकार-लामेला के बीच। इनमें से प्रत्येक माइक्रोस्ट्रक्चर में योग्यता और कमियां हैं, जो विविध औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए बहुमुखी हैं।
टीआई में एक प्रिंसिपल -फेज स्टेबलाइजर के रूप में ओ के साथ मुद्दा यह है कि यह विरूपण के दौरान अव्यवस्थाओं के साथ इसकी मजबूत बातचीत के कारण इसका उत्सर्जन प्रभाव है। इसके अलावा, ओ चरण संतुलन को बदलता है, समावेश के गठन को बढ़ावा देता है2-phase (ti3अल)। इन बाधाओं ने औद्योगिक टीआई मिश्र के लिए निम्नलिखित अनुभवजन्य डिजाइन नियम का नेतृत्व किया है: अल + 10 (o + c + 2} n) + 1\/3sn + 1\/6zr}\/6zr< 9.0% . For Ti–6Al–4V, this design rule requires less than 0.12% O at 0.05% N and 0.08% C, which was relaxed to 0.13% O for Grade 23 Ti–6Al–4V and 0.20% O for Grade 5 Ti–6Al–4V. Following this rule, a lower Al content allows for a higher O content. Indeed, the latest industrial α–β Ti alloy ATI 425 (Ti–4.5Al–3V–1.8Fe–0.3O), allows 0.3% O maximum because of its lower Al content, for which the above empirical rule accepts a maximum of 0.31% O. If no Al is included, this rule allows a maximum of 0.72% O.
Ti में -phase stabilizers के लिए अधिक विकल्प मौजूद हैं, Fe सबसे प्रभावी और सस्ती है। इसके अलावा, Fe दूसरा सबसे हल्का -फ़ेज़ स्टेबलाइजर है। हालांकि, इसका उपयोग इंगोट सॉलिडिफिकेशन (आकार में सेंटीमीटर तक; पूरक नोट 1) के दौरान Fe -stabilized -flecks के गठन से विवश रहा है, जो कि यांत्रिक गुणों को स्पष्ट रूप से प्रभावित कर सकता है। इसलिए, FE का उपयोग आमतौर पर औद्योगिक TI मिश्र धातुओं जैसे ATI 425 और Ti -10V -2FE -3AL में लगभग 2% तक सीमित होता है।
