A liga de titânio beta contém a maior proporção de elementos estabilizadores beta, que enfraquecem a ligação da rede e reduzem o módulo de elasticidade (que pode ser tão baixo quanto 45 GPa). Esta característica torna a liga de titânio beta particularmente atraente para aplicações de implantes biomédicos. Esses elementos também podem preservar completamente a fase beta de alta-temperatura quando resfriados rapidamente (como têmpera em água) até a temperatura ambiente. O tratamento subsequente do envelhecimento pode precipitar pequenas fases alfa (e outras fases metaestáveis) na matriz da fase beta, proporcionando assim um efeito fortalecedor. A resistência à tração final das ligas de titânio beta envelhecidas pode ser significativamente maior do que a das ligas de titânio alfa e alfa+beta, portanto, elas ocupam uma posição especial na aplicação geral de ligas de titânio na indústria aeronáutica, especialmente no campo dos principais componentes de suporte de carga. Por exemplo, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-17) tem um limite de escoamento de 1000-1200 MPa e é usado principalmente como disco de ventilador de alta resistência em motores de aeronaves.
Em contraste, a resistência ao escoamento à temperatura ambiente do Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C) laminado a frio e envelhecido pode se aproximar de 1.500 MPa, emprestando aplicação em molas, fixadores e invólucros de pressão de aeronaves. 3 Os estudos atuais de ligas de titânio do tipo - são principalmente em 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 sistemas de liga como Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C). A resistência à tração máxima (UTS) de quase todas as ligas de beta titânio fabricadas com aditivos em sua condição depositada é inferior a 1000 MPa, oferecendo um alongamento muito bom maior ou igual a 15%.
O tratamento térmico após a fabricação aditiva pode alterar significativamente as propriedades de tração (especialmente a resistência à tração) das ligas de titânio -. Independentemente de a temperatura do tratamento da solução estar acima ou abaixo do ponto de transição de fase, combinada com o tratamento de envelhecimento, a resistência da liga (resistência ao escoamento YS e resistência à tração final UTS) pode ser significativamente melhorada, e seu valor de resistência pode exceder em muito o da liga Ti-6Al-4V de fabricação aditiva.
A liga de Ti-55531 de deposição de energia direcionada a laser (L-DED) tratada por solução sólida e envelhecimento na região de fase tem uma resistência à tração última de 1352 megapascais e um alongamento total de 5,9%. A liga Beta-C de fusão em leito de pó a laser (L-PBF) pode atingir uma resistência à tração (UTS) de mais de 1600 megapascais e um alongamento uniforme de cerca de 5% por meio de tratamento de envelhecimento direto, que é atualmente o valor de resistência mais alto relatado para fabricação aditiva de ligas de titânio.
No entanto, solução sólida+envelhecimento e tratamento de envelhecimento direto geralmente levam a uma diminuição na plasticidade: por exemplo, o alongamento de L-PBF Ti-55531 após solução sólida+tratamento de envelhecimento é inferior a 2%. Para tanto, os pesquisadores desenvolveram um processo de recozimento triplo (solução sólida na região de fase e solução sólida+envelhecimento na região de duas-fases) em L-DED Ti-55531, que aumentou o alongamento total de 5,9% no estado de envelhecimento em solução sólida para 8,5%. Pesquisas sobre L-PBF Ti-55511 e L-PBF Ti-17 mostraram que o aumento da temperatura de envelhecimento pode melhorar a plasticidade (desde a fratura frágil antes do rendimento no envelhecimento a 450 graus até aproximadamente 8% de alongamento no envelhecimento a 650 graus). Além disso, o L-DED Ti-55511 pode obter um UTS de aproximadamente 1100 megapascais e um alongamento de aproximadamente 12% após passar por tratamento de pré-aquecimento de campo beta a 900 graus e resfriamento do forno, seguido de recozimento.
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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