1. টাইটানিয়াম Alloys এর ক্লান্তি শক্তি
টাইটানিয়াম খাদ ক্লান্তি শক্তির মূল বৈশিষ্ট্য
অ্যানিলড Ti-6Al-4V (সবচেয়ে সর্বব্যাপী টাইটানিয়াম খাদ), ঘরের তাপমাত্রার ক্লান্তি শক্তি (10⁷ চক্রে, R=-1, যেখানে R হল সর্বনিম্ন থেকে সর্বোচ্চ চাপের স্ট্রেস অনুপাত) থেকে300-400 MPa, কিছু তাপ-চিকিত্সা করা ভেরিয়েন্ট 450-500 MPa-এ পৌঁছে। এটি 304 স্টেইনলেস স্টিল (≈170 MPa) এবং 6061-T6 অ্যালুমিনিয়াম (≈90 MPa) এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি একই পরীক্ষার শর্তে, Ti-6Al-4V হাই-সাইকেল ক্লান্তি (HCF) অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।
উচ্চ-শক্তির টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির জন্য (যেমন, Ti{10}}6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-5Al-2.5Sn), ক্লান্তি শক্তি 500 MPa ছাড়িয়ে যেতে পারে দ্রবণ-চিকিত্সা এবং বয়স্ক (STA) অবস্থায়, কারণ তাদের মাইক্রোস্ট্রাকচারের বিচ্ছিন্নতা এবং ফাটল চলাচলে সূক্ষ্ম প্রক্ষেপিত পর্যায়গুলি বাধাগ্রস্ত হয়।
দ্বৈত-ফেজ ( + ) সংকর ধাতু (যেমন, Ti-6Al-4V): তাদের সুষম / মাইক্রোস্ট্রাকচার সর্বোত্তম ক্লান্তি প্রতিরোধের প্রদান করে। -পর্যায় শক্তি এবং ক্র্যাক প্রচার প্রতিরোধে অবদান রাখে, যখন -পর্যায় নমনীয়তা বাড়ায় এবং ক্র্যাক শুরুতে বাধা দেয়। অতিরিক্ত-বার্ধক্য বা অত্যধিক ঠাণ্ডা পরিশ্রম, যাইহোক, -ফেজ কণাগুলিকে মোটা করতে পারে বা অবশিষ্ট স্ট্রেস প্রবর্তন করতে পারে, ক্লান্তি শক্তি 10-20% কমিয়ে দেয়।
খাদ (যেমন, Ti-5Al-2.5Sn): 10⁴ চক্র অতিক্রম করে এলসিএফ লাইফ (Δσ/2=500 MPa এ) সহ তাদের স্থিতিশীল HCP -ফেজ মাইক্রোস্ট্রাকচারের কারণে এই অ্যালয়গুলির চমৎকার কম-সাইকেল ক্লান্তি (LCF) কার্যকারিতা রয়েছে৷ এগুলি কম-তাপমাত্রার মহাকাশের উপাদানগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
খাদ (যেমন, Ti-10V-2Fe-3Al): একটি সম্পূর্ণ BCC -ফেজ কাঠামো সহ, এই সংকরগুলি উচ্চ ক্লান্তি ফাটল বৃদ্ধি প্রতিরোধের (da/dN ≈ 10⁻⁸ m/cycle ΔK=20 MPa·m¹/²) অফার করে এবং গতিশীল, উচ্চ-লোড অবস্থার (উদাহরণস্বরূপ, হেলিকপ্টর) যন্ত্রগুলির জন্য উপযুক্ত।
ক্ষয়কারী পরিবেশ ক্লান্তি (CAF): সামুদ্রিক জল বা ক্লোরাইডে-মিডিয়া রয়েছে, টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি ইস্পাত বা অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় অনেক ভালো ক্লান্তি কর্মক্ষমতা বজায় রাখে, কারণ তাদের নিষ্ক্রিয় অক্সাইড ফিল্ম ক্ষয়-প্ররোচিত ফাটল সূচনা রোধ করে৷ সমুদ্রের জলে Ti-6Al-4V-এর ক্লান্তি শক্তি শুধুমাত্র 5-10% (10⁷ সাইকেলে ≈350 MPa পর্যন্ত) হ্রাস পায়, যেখানে 304 স্টেইনলেস স্টিল পিটিং ক্ষয়ের কারণে 50% হ্রাস অনুভব করে।
পৃষ্ঠ অবস্থা সংবেদনশীলতা: পৃষ্ঠের ত্রুটি (যেমন, যন্ত্রের চিহ্ন, মাইক্রোক্র্যাক) এবং হাইড্রোজেন দূষণ হল প্রধান ক্লান্তি ব্যর্থতার ট্রিগার। শট পিনিং বা অ্যানোডাইজিং কম্প্রেসিভ রেসিডুয়াল স্ট্রেস প্রবর্তন করে এবং সারফেস প্যাসিভেশন বাড়ানোর মাধ্যমে ক্লান্তি শক্তিকে 20-30% উন্নত করতে পারে। বিপরীতভাবে, হাইড্রোজেন ক্ষত কম তাপমাত্রায় আন্তঃগ্রানুল ফাটল বৃদ্ধির মাধ্যমে ক্লান্তি জীবনকে 50% পর্যন্ত কমাতে পারে।
ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় (যেমন, -196 ডিগ্রি), Ti-6Al-4V এর ক্লান্তি শক্তি বৃদ্ধি পায়450-500 MPaবর্ধিত পারমাণবিক বন্ধন এবং হ্রাস স্থানচ্যুতি গতিশীলতার কারণে, ক্লান্তি আচরণে কোন নমনীয়-থেকে-ভঙ্গুর রূপান্তর ছাড়াই।
উন্নত তাপমাত্রায় (300 ডিগ্রি পর্যন্ত), এর ক্লান্তি শক্তি 250 MPa (10⁷ চক্র) এর উপরে থাকে, কিন্তু 400 ডিগ্রির উপরে, অক্সিডেশন এবং শস্যের সীমানা নরম হওয়ার কারণে দ্রুত পতন ঘটে (30-40% ঘরের-তাপমাত্রার ক্লান্তি শক্তি 500 ডিগ্রি হারায়)।
2. টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের ক্রীপ প্রোপার্টি
টাইটানিয়াম খাদ ক্রীপ কর্মক্ষমতা মূল বৈশিষ্ট্য
+ খাদ (যেমন, Ti-6Al-4V): তাদের সর্বোচ্চ দীর্ঘ-মেয়াদী ক্রীপ পরিষেবা তাপমাত্রা300-350 ডিগ্রী. 300 ডিগ্রী এবং 200 MPa স্ট্রেসে, স্টেট ক্রীপ রেট 10⁻⁸ s⁻¹ এর থেকে কম বা সমান এবং 10,000 ঘন্টা এক্সপোজারের পরে ক্রীপ ডিফরমেশন 0.1% এর কম হয় 400 ডিগ্রির উপরে, ক্রীপ রেট তীব্রভাবে ত্বরান্বিত হয় (450 ডিগ্রি /200 MPa এ 10⁻⁶ s⁻¹ ছাড়িয়ে) -ফেজ মোটা হওয়া এবং শস্য সীমানা স্লাইডিংয়ের কারণে।
খাদ (যেমন, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo): টাইটানিয়াম ধাতুগুলির মধ্যে এই সংকর সমূহের সর্বোচ্চ ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, যার একটি দীর্ঘ-মেয়াদী পরিষেবা তাপমাত্রা400-500 ডিগ্রী. উদাহরণস্বরূপ, Ti-6Al-450 ডিগ্রি এবং 250 MPa-তে 2Sn-4Zr-2Mo-এর একটি স্থির-স্থিতি ক্রীপ রেট 5×10⁻⁹ s⁻¹ এর থেকে কম বা সমান এবং একটি ফাটল জীবন 100,000 এর বেশি যা এটি একটি উচ্চ তাপমাত্রার যন্ত্রাংশ তৈরি করে।
খাদ: এদের ক্রীপ রেজিস্ট্যান্স এবং + অ্যালয় এর চেয়ে কম, সর্বোচ্চ পরিষেবা তাপমাত্রা 300-350 ডিগ্রী, কারণ BCC -ফেজে উচ্চতর পারমাণবিক গতিশীলতা রয়েছে এবং দীর্ঘ-চাপের মধ্যে ক্রীপ বিকৃতির প্রবণতা রয়েছে।
নিম্ন তাপমাত্রায় (<400°C) and high stresses, creep is dominated by স্থানচ্যুতি আরোহণ এবং গ্লাইড-পর্যায়ে, -ফেজটি স্থানচ্যুতি আন্দোলনে বাধা হিসাবে কাজ করে (দ্বৈত-ফেজ অ্যালয়গুলিতে ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে)।
At high temperatures (>450 ডিগ্রী),শস্য সীমানা সহচরী এবং বিস্তার হামাগুড়িপ্রভাবশালী হয়ে সূক্ষ্ম, সুষমভাবে বিতরণ করা দানা এবং কঠিন-সলিউশন-শক্তিশালী উপাদান (Al, Sn, Zr) সহ মিশ্রগুলি শস্যের সীমানা স্লাইডিংকে কার্যকরভাবে প্রতিরোধ করে, তাই তাদের উচ্চতর উচ্চ-তাপমাত্রা ক্রীপ কর্মক্ষমতা।
তাপ চিকিত্সা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে: + অ্যালয়গুলির জন্য বার্ধক্য (STA) দ্বারা অনুসরণ করা সমাধান চিকিত্সা -ম্যাট্রিক্সে সূক্ষ্ম -ফেজ কণাগুলিকে প্রসারিত করে, যা স্থানচ্যুতিকে পিন করে এবং অ্যানিলড অবস্থার তুলনায় 50-70% কমিয়ে দেয়।
অক্সিডাইজিং বায়ুমণ্ডলে, টাইটানিয়াম ধাতুগুলির উপর একটি ঘন TiO₂-Al₂O₃ প্যাসিভ ফিল্মের গঠন (বিশেষ করে উচ্চ আল উপাদানযুক্ত) অক্সিজেন বিচ্ছুরণকে বাধা দেয় এবং ক্রীপ ব্লিটমেন্ট কমায়। যাইহোক, 550 ডিগ্রির উপরে তাপমাত্রায়, অক্সাইড ফিল্মটি ছিদ্রযুক্ত হয়ে যায়, যা অক্সিজেনকে ম্যাট্রিক্সে প্রবেশ করতে দেয় এবং একটি ভঙ্গুর "আলফা কেস" গঠন করে, যা ক্রীপ ফ্র্যাকচারকে ত্বরান্বিত করে।
হাইড্রোজেন-সমৃদ্ধ পরিবেশে, হাইড্রোজেন শোষণ স্থানচ্যুতি গতিশীলতা এবং আন্তঃগ্রান্যুলার ক্র্যাকিংয়ের প্রচার করে, এই ধরনের বায়ুমণ্ডলে টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের ক্রীপ সার্ভিস লাইফকে 20-30% দ্বারা সীমিত করে ক্রীপ রেট বাড়ায়।
