Die Auswirkung des Wasserstoffgehalts aufTitanlegierungenist eines der zentralen Probleme in der Materialwissenschaft von Titanlegierungen und äußert sich vor allem in der Gefahr der Wasserstoffversprödung. Titan hat eine sehr starke Affinität zu Wasserstoff und absorbiert diesen beim Schmelzen, Warmumformen, Schweißen und im Betrieb leicht, was zu einer Verschlechterung der Leistung führt.
I. Kontrolle des Wasserstoffgehalts und Vakuumglühen
Ein zu hoher Wasserstoffgehalt verringert die Schlagzähigkeit und Kerbzugfestigkeit von Titanrohrverbindungen, was zu einer erhöhten Sprödigkeit führt. Daher darf der Wasserstoffgehalt in Rohrverbindungsstücken aus Titan typischerweise nicht mehr als 0,015 % betragen. Um die Wasserstoffaufnahme während der Wärmebehandlung zu minimieren, müssen Fingerabdrücke, Kratzer, Fett und andere Rückstände vor der Behandlung entfernt werden und es muss sichergestellt werden, dass sich kein Wasserdampf im Ofen befindet. Wenn der Wasserstoffgehalt den Grenzwert überschreitet, muss eine Vakuumglühung durchgeführt werden, um den Wasserstoff zu entfernen.
II. Kontrolle von Oxidationsverunreinigungen und Wärmebehandlungsprozessen Wenn die Wärmebehandlungstemperatur 540 Grad nicht überschreitet, verdickt sich der Oxidfilm auf der Oberfläche von Titanarmaturen langsam; Oberhalb dieser Temperatur beschleunigt sich die Oxidationsrate erheblich und die resultierende Diffusionsschicht aus Oxidationsverunreinigungen ist sehr spröde, was leicht zu Oberflächenrissen oder sogar zum Versagen der Teile führen kann. Zu den Methoden zum Entfernen der Sauerstoffverunreinigungsschicht gehören maschinelle Bearbeitung, Säurebeizen und chemisches Polieren. Um Oxidationsverunreinigungen zu verringern, sollte die Erhitzungszeit unter Einhaltung der Prozessanforderungen so weit wie möglich minimiert werden. Vakuumöfen oder Inertgas--geschützte Öfen sollten Vorrang haben, und direktes Erhitzen in Öfen mit offener Luft-sollte vermieden oder minimiert werden.
III. Wichtige Leistungsmerkmale von Titanbeschlägen
1. Korrosionsbeständigkeit: Obwohl Titan ein thermodynamisch aktives Metall mit einem niedrigen Gleichgewichtspotential und einer starken Korrosionstendenz ist, weist es eine ausgezeichnete Stabilität in oxidierenden, neutralen und schwach reduzierenden Medien auf und bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.
2. Hitzebeständigkeit: Kann kontinuierlich bei Temperaturen von 600 Grad oder höher verwendet werden.
3. Nicht-magnetisch und nicht-toxisch: Wird in starken Magnetfeldern nicht magnetisiert und ist nicht-toxisch.
4. Niedriger Elastizitätsmodul: etwa 57 % des von Stahl.
5. Gasabsorptionseigenschaften: Es reagiert bei hohen Temperaturen leicht mit verschiedenen Elementen und Verbindungen und hat die Fähigkeit, Gase zu absorbieren.
In summary, Hydrogen is one of the most dangerous interstitial elements in titanium alloys. Even trace amounts of hydrogen (>150 ppm) können Wasserstoffversprödung und Hydridausfällung auslösen, wodurch das Material vom duktilen Bruch zum Sprödbruch übergeht. Daher muss der Wasserstoffgehalt während des gesamten Lebenszyklus von Titanlegierungen (Schmelzen → Verarbeitung → Schweißen → Service) auf einem extrem niedrigen Niveau gehalten werden und das Risiko einer Wasserstoffabsorption muss durch Methoden wie Vakuumentgasung umgehend beseitigt werden. Bei kritischen Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt, Kernenergie und Tiefseebetrieben bestimmt die Präzision der Steuerung des Wasserstoffgehalts oft direkt die Zuverlässigkeit von Komponenten.
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