1. টাইটানিয়াম উপাদানের শক্তির উপর প্রভাব
শক্তিশালীকরণ প্রক্রিয়া
টাইটানিয়ামের দুটি সাধারণ স্ফটিক কাঠামো রয়েছে: হেক্সাগোনাল ক্লোজ-প্যাকড (HCP) -ফেজ এবং বডি-কেন্দ্রিক কিউবিক (BCC) -ফেজ। অক্সিজেন পরমাণু, ছোট ইন্টারস্টিশিয়াল পরমাণু হিসাবে, টাইটানিয়াম জালিতে (-ফেজ জালিতে অষ্টহেড্রাল ইন্টারস্টিশিয়াল সাইট এবং -ফেজ জালিতে টেট্রাহেড্রাল বা অষ্টহেড্রাল সাইটগুলি) মধ্যে আন্তঃস্থায়ী অবস্থানগুলি পছন্দ করে। এই পেশাটি অক্সিজেন পরমাণুর চারপাশে একটি "স্ট্রেস ফিল্ড" তৈরি করে, গুরুতর জালির বিকৃতি ঘটায়। যখন লোডিংয়ের সময় উপাদানের স্থানচ্যুতি ঘটে, তখন তারা এই স্ট্রেস ক্ষেত্র দ্বারা বাধাগ্রস্ত হবে, চলমান অব্যাহত রাখতে উচ্চতর বাহ্যিক শক্তি প্রয়োজন, এইভাবে উপাদানটির শক্তি উন্নত হবে।
পরিমাণগত প্রভাব আইন
বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি টাইটানিয়ামের জন্য (যেমন, গ্রেড 1, গ্রেড 2, গ্রেড 3), অক্সিজেনের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে শক্তি বৃদ্ধির একটি রৈখিক সম্পর্ক রয়েছে। উদাহরন স্বরূপ টাইটানিয়াম বিহীন - নিলে, যখন অক্সিজেনের পরিমাণ 0.10 wt% থেকে 0.40 wt% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন এর প্রসার্য শক্তি প্রায় 240 MPa থেকে 480 MPa পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং ফলনের শক্তি প্রায় 170 MPa থেকে প্রায় 370 MPa বৃদ্ধি পায়।
টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির জন্য (যেমন, গ্রেড 5 Ti-6Al-4V), অক্সিজেন অ্যালুমিনিয়াম এবং ভ্যানাডিয়ামের মতো অ্যালোয়িং উপাদানগুলির সাথে সমন্বয়সাধন করে শক্তি বাড়ায়। যখন Ti-6Al-4V-তে অক্সিজেনের পরিমাণ স্ট্যান্ডার্ড 0.13 wt% (ASTM B348-এ সর্বোচ্চ সীমা) থেকে 0.20 wt%-এ বৃদ্ধি পায়, তখন এর প্রসার্য শক্তি প্রায় 50-80 MPa বৃদ্ধি পেতে পারে এবং ফলন শক্তি 40-60 MPa বৃদ্ধি পায়। যাইহোক, অত্যধিক অক্সিজেন খাদ এর ফেজ গঠনের ভারসাম্যকে ভেঙ্গে ফেলবে এবং অন্যান্য সংকর উপাদানগুলির ভূমিকাকে প্রভাবিত করবে।
2. টাইটানিয়াম সামগ্রীর দৃঢ়তার উপর প্রভাব
দৃঢ়তা হ্রাস প্রক্রিয়া
জালি বিকৃতি দ্বারা প্ররোচিত ভঙ্গুরতা: অত্যধিক অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা সৃষ্ট গুরুতর জালি বিকৃতি শুধুমাত্র স্থানচ্যুতি আন্দোলন (শক্তিশালীকরণ প্রভাব) বাধা দেয় না কিন্তু উপাদানের প্লাস্টিকতাও হ্রাস করে। স্থানচ্যুতিগুলি স্লিপ করা এবং গুণ করা কঠিন, এবং যখন উপাদানটি প্রভাব বা জটিল চাপের শিকার হয়, তখন ফাটলগুলি বিকৃতি{{1}কেন্দ্রীভূত অঞ্চলে দ্রুত শুরু এবং প্রচারের প্রবণতা থাকে, যার ফলে ফ্র্যাকচার শক্ততা এবং প্রভাবের দৃঢ়তা হ্রাস পায়৷
ফেজ গঠন পরিবর্তন: -টাইপ টাইটানিয়াম অ্যালয়েসে, অক্সিজেন হল একটি -স্ট্যাবিলাইজার, যা ঘরের তাপমাত্রায় ভঙ্গুর -ফেজের ভলিউম ভগ্নাংশকে বাড়াবে এবং উপাদানের বিকৃতি কমিয়ে দেবে। + -টাইপ অ্যালয়গুলিতে (যেমন, Ti-6Al-4V), অত্যধিক অক্সিজেন / ট্রান্সাস তাপমাত্রা বাড়াবে, যার ফলে মাইক্রোস্ট্রাকচারে প্রাথমিক -ফেজের বিষয়বস্তু বৃদ্ধি পাবে এবং রূপান্তরিত -ফেজের শক্ততা হ্রাস পাবে, এইভাবে সমস্ত সামগ্রিক শক্ততা হ্রাস করবে।
পরিমাণগত প্রভাব আইন
বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়ামের জন্য, যখন অক্সিজেনের পরিমাণ 0.30 wt%-এর বেশি হয়, তখন এর প্রসারণ 25% (অক্সিজেনের পরিমাণ 0.10 wt%) থেকে 15%-এরও কম হয়ে যায় এবং প্রভাবের দৃঢ়তা (Charpy V-notch) 60–80 J/02 সেমি থেকে নেমে আসে বৈশিষ্ট্য
Ti-6Al-4V অ্যালয়-এর জন্য, যখন অক্সিজেনের পরিমাণ স্ট্যান্ডার্ড সীমা (0.13 wt%) অতিক্রম করে, তখন এর ফ্র্যাকচার টাফনেস (KIC) উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। যখন অক্সিজেনের পরিমাণ 0.20 wt% এ পৌঁছায়, তখন KIC মান মান 55–60 MPa·m^(1/2) থেকে 40-45 MPa·m^(1/2) এ নেমে আসে এবং উপাদানটি স্ট্রেস ঘনত্বের জন্য আরও সংবেদনশীল হয়ে ওঠে, যা পরিষেবাতে ভঙ্গুর ফ্র্যাকচারের ঝুঁকি বাড়ায়।
3. অক্সিজেন বিষয়বস্তুর ক্রিটিক্যাল থ্রেশহোল্ড এবং ইঞ্জিনিয়ারিং নিয়ন্ত্রণ
স্ট্যান্ডার্ড সীমা
ASTM মান অনুসারে, গ্রেড 1 বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়ামের সর্বাধিক অক্সিজেনের পরিমাণ হল 0.18 wt%, গ্রেড 2 হল 0.25 wt%, Grade 3 হল 0.35 wt%, এবং Grade 5 Ti-6Al-4V হল 0.13 wt%৷ মহাকাশ-গ্রেড টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির জন্য (যেমন, Ti-6Al-4V ELI, অতিরিক্ত নিম্ন আন্তঃস্থায়ী), মূল উপাদানগুলির জন্য অতি-উচ্চ দৃঢ়তা নিশ্চিত করতে অক্সিজেনের পরিমাণ আরও কম বা 0.10 wt% এর সমান করা হয় (যেমন, বিমানের ইঞ্জিনের ব্লেড, ল্যান্ডিং গিয়ার)।
নিয়ন্ত্রণের গুরুত্ব
স্ট্রাকচারাল উপাদানগুলির জন্য উচ্চ দৃঢ়তা প্রয়োজন (যেমন, মহাকাশ ফুসেলেজ ফ্রেম, সামুদ্রিক হুল কাঠামোগত অংশ), ভঙ্গুর ব্যর্থতা এড়াতে কম অক্সিজেন উপাদান পছন্দ করা হয়;
উচ্চ শক্তির কিন্তু মাঝারি দৃঢ়তা প্রয়োজন এমন উপাদানগুলির জন্য (যেমন, মেডিকেল হাড়ের স্ক্রু, সাধারণ যান্ত্রিক ফাস্টেনার), একটি সামান্য উচ্চতর কিন্তু মানসম্মত-অক্সিজেন সামগ্রী নির্বাচন করা যেতে পারে যাতে পরিষেবার নিরাপত্তা ত্যাগ না করে শক্তির চাহিদা মেটানো যায়।
