La lega di beta titanio contiene la percentuale più alta di elementi beta stabilizzanti, che indeboliscono i legami reticolari e riducono il modulo elastico (che può arrivare fino a 45 GPa). Questa caratteristica rende la lega di beta titanio particolarmente attraente per le applicazioni di impianti biomedici. Questi elementi possono anche preservare completamente la fase beta ad alta-temperatura quando vengono raffreddati rapidamente (come durante la tempra in acqua) a temperatura ambiente. Il successivo trattamento di invecchiamento può far precipitare piccole fasi alfa (e altre fasi metastabili) nella matrice della fase beta, fornendo così un effetto rinforzante. La resistenza alla trazione ultima delle leghe di beta titanio invecchiate può essere significativamente superiore a quella delle leghe di titanio alfa e alfa+beta, quindi occupano una posizione speciale nell'applicazione complessiva delle leghe di titanio nell'industria aeronautica, in particolare nel campo dei componenti chiave-portanti. Ad esempio, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-17) ha un limite di snervamento di 1000-1200 MPa e viene utilizzato principalmente come disco della ventola ad alta resistenza nei motori degli aerei.
Al contrario, la resistenza allo snervamento a temperatura ambiente del Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C) laminato a freddo e invecchiato può avvicinarsi a 1500 MPa, prestando applicazione nelle molle degli aerei, negli elementi di fissaggio e nei gusci a pressione. 3 Gli studi attuali sulle leghe di titanio di tipo - sono principalmente su Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti-6246),Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-17),Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe (Ti-55511), Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr (Ti-55531),Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti-5553) e sistemi di leghe come Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C). La resistenza alla trazione ultima (UTS) di quasi tutte le leghe di beta titanio prodotte mediante additivi nella loro condizione depositata è inferiore a 1000 MPa mentre offre un ottimo allungamento pari o superiore al 15%.
Il trattamento termico dopo la produzione additiva può alterare in modo significativo le proprietà di trazione (in particolare la resistenza alla trazione) delle leghe di titanio -. Indipendentemente dal fatto che la temperatura di trattamento della soluzione sia superiore o inferiore al punto di transizione di fase, combinata con il trattamento di invecchiamento, la resistenza della lega (resistenza allo snervamento YS e resistenza alla trazione UTS) può essere significativamente migliorata e il suo valore di resistenza può superare di gran lunga quello della lega Ti-6Al-4V con produzione additiva.
La lega Ti-55531 per deposizione di energia diretta tramite laser (L-DED) trattata con soluzione solida e invecchiamento nella regione di fase ha una resistenza alla trazione finale di 1352 megapascal e un allungamento totale del 5,9%. La lega Beta-C mediante fusione laser a letto di polvere (L-PBF) può raggiungere una resistenza alla trazione (UTS) di oltre 1600 megapascal e un allungamento uniforme di circa il 5% attraverso il trattamento di invecchiamento diretto, che è attualmente il valore di resistenza più elevato riportato per la produzione additiva di leghe di titanio.
Tuttavia, la soluzione solida+invecchiamento e il trattamento di invecchiamento diretto di solito portano a una diminuzione della plasticità: ad esempio, l'allungamento di L-PBF Ti-55531 dopo soluzione solida+trattamento di invecchiamento è inferiore al 2%. A tal fine, i ricercatori hanno sviluppato un processo di tripla ricottura (soluzione solida nella regione di fase e soluzione solida+invecchiamento nella regione di fase / due-) in L-DED Ti-55531, che ha aumentato l'allungamento totale dal 5,9% nello stato di invecchiamento della soluzione solida all'8,5%. La ricerca su L-PBF Ti-55511 e L-PBF Ti-17 ha dimostrato che l'aumento della temperatura di invecchiamento può migliorare la plasticità (dalla frattura fragile prima dello snervamento a 450 gradi di invecchiamento all'allungamento di circa l'8% a 650 gradi di invecchiamento). Inoltre, L-DED Ti-55511 può ottenere un UTS di circa 1100 megapascal e un allungamento di circa il 12% dopo essere stato sottoposto a trattamento di preriscaldamento in campo beta a 900 gradi e raffreddamento in forno, seguito da ricottura.
For alloys with low content of beta stabilizing elements (such as Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo), annealing at 600-900 ℃ is usually carried out to promote the decomposition of alpha martensite into alpha and beta phases, thereby achieving high yield strength (from about 450 megapascals to about 1050 megapascals) while maintaining good plasticity (>15%).
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