Титанова сплав--Може да издържи на топлината на космоса и да помогне на костите да растат, когато се имплантира в тялото - Блог

Има метал, който трябва да издържа часове на излагане на пламъци над 1000 градуса по Целзий на надморска височина от 10 000 метра, без да се деформира; въпреки това трябва да остане тихо вградено в човешкото тяло в продължение на десетилетия, без да бъде отхвърлено, корозирало или разхлабено. Тези два сценария изискват почти противоположни качества от даден материал. Единият изисква изключително висока-температурна устойчивост, докато другият изисква дългосрочна-съвместимост с жива тъкан. И все пак и двете сочат към един и същ метал-титанова сплав.

Ето въпроса: Защо някои титанови сплави се използват в двигатели, докато други се използват в човешкото тяло?

Отговорът не се намира в периодичната таблица, а се крие в невидимата „структура“ в тях.

I. Силата на титана: лек, здрав и издръжлив

За да разберем защо титановите сплави се използват в толкова много области, първо трябва да разгледаме техните „фабрични настройки“. Един от най-завладяващите аспекти на титана е, че съчетава няколко предимства, които обикновено са в конфликт едно с друго: той има плътност, значително по-ниска от стоманата, но здравината му съперничи на тази на много структурни стомани; той е устойчив-на корозия и остава стабилен в много тежки среди; и все още може да издържи натоварвания при умерено високи температури.

По-важното е, че чистият титан притежава способността да се "трансформира". При ниски температури неговите атоми са подредени в плътно-структура; когато температурата се повиши над определена критична точка, той превключва към различно разположение. В науката за материалите първото се нарича фаза, а второто се нарича фаза. Почти всички тайни на титана са капсулирани в тези две букви: осигурява стабилност и издръжливост, като същевременно предлага ковкост и потенциал.

II. TI6AL4V: „Големият брат“, който прави всичко-и прави всичко добре Ако можете да си спомните само едно име от семейството на титановата сплав, то най-вероятно ще бъде TI6AL4V. Принадлежи към категорията + дву-фазна титаниева сплав, съдържаща както стабилна фаза, така и подходящо количество фаза. Тази конфигурация „половин-и-половина“ не води до посредственост, а по-скоро до рядък баланс: достатъчна здравина, прилична пластичност, относително добра обработваемост и стабилна обща производителност. Успехът на TI6AL4V не произтича от превъзходство в нито един аспект, а по-скоро от постоянно добро представяне във всички области.

III. Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si: Гмурнете се малко по-дълбоко в топлината

Стандартните дву{0}}фазни титанови сплави започват да „омекват“ при определена температура-здравостта им намалява и продължителното излагане на топлина ги кара да се деформират постепенно. За да се запази тяхната цялост при по-високи температури, съставът на Gr5 сам по себе си е недостатъчен. Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3S е проектиран специално за това "топлоустойчиво" приложение. Чрез регулиране на баланса на легиращите елементи, неговата микроструктура остава по-стабилна при високи температури, осигурявайки превъзходна устойчивост на пълзене и омекване.

Накратко: титановите сплави често се наричат "универсален метал", но тази гъвкавост не е вродена. Основата му лежи в „променяща се форма-дуплексна структура и потенциалът му се определя от човешкия контрол върху неговата микроструктура. От балансирани дуплексни сплави до термо-устойчиви формули и до почти - системи, които максимизират своя потенциал, всяка стъпка от това разширяване се ръководи от един-единствен, прост принцип: материалът осигурява възможностите; останалото зависи от нас да преминем границите.

1 Kilogram Of Titanium Bar High Purity Titanium Metal Cube