Титановые сплавы представляют собой расширенные легкие материалы, необходимые для многих критических применений. Основой титановой промышленности являются титановые сплавы, которые сформулированы посредством легирования дополнений, которые стабилизируют и фазы. Наша работа фокусируется на использовании двух самых мощных стабилизирующих элементов и укреплений для титановых сплавов, кислорода и железа, которые легко распространены. Тем не менее, эффект охлаждения кислорода описан в разговорной разговорной, как «криптонит к титану», а микросегрегация железа подчеркнула их комбинацию для развития сильных и пластичных - титано -оксиген -железных сплавов. Здесь мы интегрируем дизайн сплава с дизайном процесса аддитивного производства (AM), чтобы продемонстрировать серию композиций титано -кислорода, которые демонстрируют выдающиеся растягивающие свойства. Мы объясняем происхождение атомного масштаба этих свойств, используя различные методы характеристики. Обилие кислорода и железа, а также простота процесса для производства чистой формы или в ближней сети с помощью этого-титано-кислород-железных сплавов, привлекательных для разнообразных применений. Кроме того, они дают обещание для использования промышленного масштаба в автономном губке титана или губки титана-оксиген-железа, в настоящее время промышленного отходов. Экономический и экологический потенциал для уменьшения углеродного следа энергоемкого родослого губчатого титана является существенным.
Большинство промышленных титановых сплавов обладают микроструктурами на основе двух основных этапов Ti, гексагональных близких (HCP) и кубического, ориентированного на тело (BCC). Представленным Ti -6AL - 4V (WT%, используемым во всем, если не указано), - сплавы TI являются основой индустрии TI1,2. Они могут формировать микроструктуры, включающие пластинчатые-с ближнебургарной ориентацией, эквиасиамированными и или глобальными среди-ламеллы. Каждая из этих микроструктур имеет достоинства и недостатки, создавая - сплавы Ti универсальны для разнообразных промышленных применений. Для них обычно применялась микроструктура.
Проблема с O как основным фазовым стабилизатором в Ti является его воздействие охлаждения из -за его сильного взаимодействия с дислокациями во время деформации. Кроме того, o изменяет фазовые равновесия, способствуя формированию раскрытия2-Фаза (ti3AL). Эти ограничения привели к следующему эмпирическому правилу проектирования для промышленных сплавов Ti: al + 10 (o + c + 2 n) + 1\/3SN + 1\/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.
Существует больше вариантов для -фазных стабилизаторов в TI, причем FE является наиболее эффективным и недорогим. Кроме того, Fe является вторым самым легким стабилизатором. Тем не менее, его использование было ограничено формированием Fe -стабилизированных флэков во время затвердевания слитчиков (до сантиметра в размере; дополнительное примечание 1), что может заметно повлиять на механические свойства. Следовательно, использование Fe обычно ограничено примерно 2% в промышленных сплавах Ti, такими как ATI 425 и TI - 10 В - 2FE - 3AL.
