टाइटेनियम मिश्र धातु में तन्यता ताकत और उपज ताकत का विश्लेषण - समाचार

चयन करते समयटाइटेनियम मिश्र, पहले उपज शक्ति के आधार पर स्वीकार्य तनाव का निर्धारण करें, फिर तन्य शक्ति और बढ़ाव का उपयोग करके फ्रैक्चर कठोरता और क्षति सहनशीलता को सत्यापित करें; दोनों चरण आवश्यक हैं. तन्यता ताकत उस अधिकतम भार का प्रतिनिधित्व करती है जिसे कोई सामग्री टूटने से पहले झेल सकती है, विफलता से पहले इसकी अंतिम भार वहन क्षमता और ऊर्जा अवशोषण क्षमता को दर्शाती है।
उपज की ताकत उस सीमा का प्रतिनिधित्व करती है जिसके आगे विरूपण स्थायी हो जाता है। यह सामग्री के आकार और आयामी सटीकता को बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है, और संरचनात्मक डिजाइन में स्वीकार्य तनाव के लिए वास्तविक आधार रेखा के रूप में कार्य करता है।

1. तन्य शक्ति (Rm/σb) क्या है?
परिभाषा: तन्यता परीक्षण के दौरान फ्रैक्चर होने से पहले एक सामग्री अधिकतम तनाव का सामना कर सकती है, जिसे एमपीए में मापा जाता है। यह भार का प्रतिरोध करने के लिए सामग्री की अंतिम क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है।
इंजीनियरिंग महत्व:
तन्य शक्ति प्रतिबल वक्र पर चरम बिंदु से मेल खाती है। इस बिंदु से परे, सामग्री स्थानीयकृत गर्दन से गुजरना शुरू कर देती है, और फ्रैक्चर होने तक प्रभावी भार वहन क्षेत्र तेजी से कम हो जाता है।
यह घटक के "अंतिम सुरक्षा मार्जिन" को निर्धारित करता है। भले ही स्थानीय ओवरलोडिंग के कारण सामग्री खराब हो जाती है, जब तक तन्यता ताकत पार नहीं हो जाती, तब तक सामग्री प्लास्टिक विरूपण के माध्यम से ऊर्जा को अवशोषित करने की क्षमता बरकरार रखती है (एयरोस्पेस संरचनात्मक घटकों में क्षति के लिए महत्वपूर्ण कारक)।
टाइटेनियम मिश्र धातु उद्योग में, कोटेशन और तकनीकी समझौतों में निर्दिष्ट शक्ति ग्रेड {{0}जैसे ग्रेड 2 (जीआर2) के लिए 400 एमपीए से अधिक या उसके बराबर आरएम और ग्रेड 5 (जीआर5) (एनील्ड बार) के लिए 895 एमपीए से अधिक या उसके बराबर आरएम विशेष रूप से इस पैरामीटर को संदर्भित करते हैं।

द्वितीय. उपज शक्ति (Rp0.2 / σs या σ0.2) क्या है?
परिभाषा: तनाव का स्तर जिस पर कोई सामग्री महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण (अपरिवर्तनीय, स्थायी विरूपण) से गुजरना शुरू कर देती है। चूंकि अधिकांश टाइटेनियम मिश्र धातुएं एक विशिष्ट उपज पठार का प्रदर्शन नहीं करती हैं, इसलिए इंजीनियरिंग अभ्यास आम तौर पर "प्लास्टिक एक्सटेंशन की प्रमाण शक्ति (आरपी0.2)" का उपयोग करता है, जिसे उपज ताकत के रूप में 0.2% स्थायी प्लास्टिक विरूपण उत्पन्न करने वाले तनाव के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इंजीनियरिंग महत्व:
उपज शक्ति के नीचे, भार हटा दिए जाने के बाद एक हिस्सा अपने मूल आकार में लौट आता है (लोचदार विरूपण सीमा); एक बार जब उपज शक्ति पार हो जाती है, तो भाग स्थायी विरूपण से गुजरता है और अपनी मूल स्थिति में वापस नहीं आता है।
अधिकांश संरचनात्मक घटकों के लिए, उपज ताकत वास्तविक डिज़ाइन बेंचमार्क के रूप में कार्य करती है। तनाव विश्लेषण में, स्वीकार्य तनाव की गणना आमतौर पर सुरक्षा कारक (आमतौर पर एयरोस्पेस घटकों के लिए 1.15-1.5, और नागरिक दबाव वाहिकाओं के लिए 1.5) द्वारा उपज शक्ति को विभाजित करके की जाती है।
उदाहरण: एनील्ड ग्रेड 5 (Ti-6Al-4V) टाइटेनियम की उपज शक्ति लगभग 825 MPa है, जबकि इसकी तन्य शक्ति लगभग 895 से 1030 MPa तक होती है। यदि आप अपने डिज़ाइन गणना में 895 एमपीए आंकड़े का उपयोग करते हैं, तो आप अंतिम ताकत को स्वीकार्य तनाव-एक गंभीर त्रुटि मान रहे हैं।
भ्रम का एक सामान्य बिंदु: टाइटेनियम मिश्र धातुएं "उच्च विशिष्ट शक्ति" वाली सामग्रियां हैं {{0}उनकी उपज{{1}शक्ति-से{{3}घनत्व अनुपात सभी संरचनात्मक धातुओं में सबसे अधिक है। सामग्री चयन के दौरान वजन की गणना करते समय, उपज शक्ति वह मान है जिसका उपयोग अंश में किया जाना चाहिए।

टाइटेनियम मिश्र धातुओं की तन्य शक्ति और उपज शक्ति को प्रभावित करने वाले कारक
15 वर्षों के अनुभव के आधार पर, मैंने देखा है कि इन दो मैट्रिक्स को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारक हैं:

मिश्र धातु संरचना

अल, ओ, एन, और सी ताकत बढ़ाते हैं लेकिन लचीलापन कम करते हैं;

वी, मो, एनबी, सीआर, और फ़े चरण को स्थिर करते हैं और गर्मी उपचार के माध्यम से मजबूती को प्रभावित करते हैं;

एच (हाइड्रोजन) हाइड्रोजन के भंगुर होने का कारण बनता है; हालांकि यह तन्य शक्ति मूल्यों पर सीधे प्रतिबिंबित नहीं होता है, फिर भी यह एक गंभीर जोखिम पैदा करता है।

अशुद्धि तत्व

ताकत ऑक्सीजन सामग्री के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है; उच्च ऑक्सीजन स्तर ताकत बढ़ाता है लेकिन लचीलापन और कठोरता कम करता है;

नाइट्रोजन और कार्बन भी मजबूत प्रभाव प्रदान करते हैं, लेकिन अत्यधिक मात्रा भंगुरता का कारण बनती है।

सूक्ष्म

समान सूक्ष्म संरचना: अच्छा लचीलापन और अपेक्षाकृत अच्छा थकान प्रदर्शन;

लैमेलर माइक्रोस्ट्रक्चर: अच्छा फ्रैक्चर क्रूरता, लेकिन थोड़ा कम लचीलापन;

बिमोडल (डुप्लेक्स) माइक्रोस्ट्रक्चर: अच्छा समग्र प्रदर्शन;

{{0}चरण अंश, -चरण आकार, और क्रिस्टलोग्राफिक बनावट सभी उपज और तन्य शक्ति को प्रभावित करते हैं।

उष्मा उपचार

एनीलिंग: मध्यम शक्ति और अच्छी लचीलापन;

समाधान उपचार और उम्र बढ़ना: ठीक - चरण का अवक्षेपण करता है, जिससे उपज और तन्यता ताकत में उल्लेखनीय वृद्धि होती है;

-एनीलिंग: अच्छी क्रूरता, हालांकि ताकत कम हो सकती है;

तनाव-राहत एनीलिंग: अवशिष्ट तनाव और आयामी स्थिरता को प्रभावित करता है।

प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी

फोर्जिंग प्रवाह रेखाएं, रोलिंग दिशा, और बनावट अनिसोट्रॉपी को प्रेरित करती है;

गुण अनुदैर्ध्य, अनुप्रस्थ और मोटाई दिशाओं के बीच भिन्न होते हैं;

ठंडा काम सख्त करने से ताकत बढ़ती है लेकिन लचीलापन कम हो जाता है।

तापमान

बढ़ते तापमान से तन्यता और उपज शक्ति दोनों में कमी आती है;

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए दीर्घकालिक सेवा तापमान आम तौर पर सीमित होता है (उदाहरण के लिए, दीर्घकालिक उपयोग के लिए जीआर5 आमतौर पर 350 डिग्री से नीचे तक सीमित होता है);

कम तापमान पर ताकत बढ़ जाती है, लेकिन लचीलापन और कठोरता कम हो सकती है।

नमूने और परीक्षण

एक्सटेन्सोमीटर का उपयोग उपज शक्ति माप पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है;

नमूना संरेखण (समाक्षीयता), सतह खुरदरापन, तनाव दर, और नमूना स्थान सभी परिणामों को प्रभावित करते हैं;

टाइटेनियम मिश्र धातु एक विशिष्ट उपज बिंदु प्रदर्शित नहीं करते हैं; एक्सटेन्सोमीटर के बिना Rp0.2 मापने से अत्यधिक गलत परिणाम मिलते हैं।

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