1. Прокатное состояние (как-прокатный титан)
Микроструктурные особенности: Микроструктура характеризуется удлиненными, уплощенными зернами (вдоль направления прокатки) с высокой плотностью дислокаций, по всему материалу присутствуют остаточные внутренние напряжения. Для титановых сплавов + (например, Grade 5 Ti-6Al-4V) зерна -фазы выравниваются в направлении прокатки, образуя отчетливую волокнистую текстуру.
Механические свойства:
Сила: Значительно повышенные из-за наклепа-предел прочности и предел текучести на 15–30 % выше, чем в отожженном состоянии (например, холоднокатаный титан Grade 2 имеет предел прочности на разрыв ~550 МПа по сравнению с ~345 МПа для отожженного Grade 2).
Прочность и пластичность: Значительно уменьшено; удлинение и уменьшение площади падают на 40–60 % относительно отожженного состояния, резко снижается ударная вязкость. Материал становится склонным к растрескиванию при изгибе или ударных нагрузках из-за остаточных напряжений и спутывания дислокаций.
Формируемость: Плохо, так как нагартование увеличивает напряжение текучести материала, что затрудняет дальнейшую пластическую деформацию без промежуточного отжига.
Сценарии применения: Подходит для компонентов, требующих высокой прочности, но минимальной последующей-обработки (например, простых конструкционных кронштейнов, не-критических крепежных элементов), но не для деталей, подвергающихся динамическим или сложным нагрузкам.
2. Отожженное состояние (отожженный титан).
Микроструктурные особенности: Деформированные, удлиненные зерна рекристаллизуются в равноосные мелкозернистые-структуры; дислокации аннигилируются, остаточные напряжения полностью снимаются. Для +-сплавов микроструктура состоит из равномерно распределенных равноосных зерен фазы - и небольшого количества фазы - без направленной текстуры.
Механические свойства:
Сила: Умеренный и сбалансированный.-ниже, чем в развернутом состоянии, но выше, чем в литом состоянии. Прочность стабильна по поперечному сечению-материала и во всех направлениях (без анизотропии).
Прочность и пластичность: Оптимальное среди трёх состояний; Для технически чистого титана удлинение может достигать 20–30 %, а вязкость разрушения (KIC) на 20–40 % выше, чем у прокатанного состояния. Материал демонстрирует хорошую устойчивость к ударам и усталости при циклических нагрузках.
Формируемость и обрабатываемость: Отличный; Мягкая рекристаллизованная микроструктура позволяет проводить глубокую вытяжку, гибку и другие процессы формования, а обрабатываемость улучшается за счет снижения твердости.
Сценарии применения: наиболее широко используемое состояние для компонентов общего-назначения, таких как панели фюзеляжа аэрокосмической отрасли, морские трубопроводные системы, корпуса медицинских устройств и теплообменники химической промышленности, где требуется сбалансированная прочность, пластичность и коррозионная стойкость.
3. Раствор-Отожженное и состаренное состояние (Раствор-Обработанный и состаренный, STA Titanium)
Отжиг на раствор: Нагрев выше / трансуса (для +-сплавов ~920–950 градусов) для формирования однородной -фазовой микроструктуры, затем закалка для сохранения метастабильной пересыщенной + (или мартенситной) структуры при комнатной температуре.
Старение: Повторный нагрев до более низкой температуры (450–550 градусов) для осаждения мелких, дисперсных частиц вторичной - фазы внутри матрицы.
Микроструктурные особенности: Микроструктура состоит из -фазовой матрицы с плотно распределенными мелкими вторичными выделениями, которые действуют как дислокационные барьеры. Для Ti-6Al-4V выделения имеют игольчатую или решетчатую форму, размеры которых варьируются в пределах 0,1–1 мкм.
Механические свойства:
Сила: Самый высокий среди трех состояний предел текучести-может превышать 1000 МПа для STA класса 5 (по сравнению с ~860 МПа для отожженного класса 5), увеличение на 15–25 % из-за дисперсионного упрочнения.
Прочность и пластичность: Умеренный, ниже, чем в отожженном состоянии, но выше, чем в прокатанном состоянии; удлинение обычно составляет 8–12% для STA Grade 5, вязкость разрушения несколько снижается из-за мелкой структуры выделений, но усталостная прочность увеличивается (на 20–30%) по сравнению с отожженным состоянием.
Работа при высоких-температурах: Улучшенное сопротивление ползучести, поскольку выделения препятствуют движению дислокаций при повышенных температурах (до 350 градусов для класса 5), что делает его пригодным для применения в конструкциях при высоких-температурах.
Сценарии применения: используется для высоко-компонентов с высокими-нагрузками, таких как лопатки компрессоров авиационных двигателей, шасси самолетов, высокопрочные-крепежи и компоненты морского бурового инструмента, где требуется максимальная прочность и сопротивление усталости.е критично.
