1. Stato laminato (come-titanio laminato)
Caratteristiche microstrutturali: La microstruttura è caratterizzata da grani allungati e appiattiti (lungo la direzione di laminazione) con un'elevata densità di dislocazioni e tensioni interne residue sono presenti in tutto il materiale. Per le leghe di titanio + (ad esempio, grado 5 Ti-6Al-4V), i grani della fase - sono allineati nella direzione di laminazione, formando una struttura fibrosa distinta.
Proprietà meccaniche:
Forza: Significativamente elevati a causa dell'incrudimento,-la resistenza alla trazione e la resistenza allo snervamento sono superiori del 15–30% rispetto a quelle dello stato ricotto (ad esempio, il titanio di grado 2 laminato a freddo-ha una resistenza alla trazione di ~550 MPa, rispetto a ~345 MPa per il grado 2 ricotto).
Tenacità e duttilità: Ridotto drasticamente; l'allungamento e la riduzione dell'area diminuiscono del 40-60% rispetto allo stato ricotto e la resistenza all'impatto diminuisce drasticamente. Il materiale tende a rompersi sotto carichi di flessione o di impatto a causa di tensioni residue e aggrovigliamenti di lussazioni.
Formabilità: Scarso, poiché l'incrudimento aumenta lo stress di scorrimento del materiale, rendendo difficile un'ulteriore deformazione plastica senza ricottura intermedia.
Scenari applicativi: Adatto per componenti che richiedono elevata resistenza ma post-elaborazione minima-(ad esempio, staffe strutturali semplici, elementi di fissaggio non-critici), ma non per parti soggette a carichi dinamici o complessi.
2. Stato ricotto (titanio ricotto)
Caratteristiche microstrutturali: I grani deformati e allungati si ricristallizzano in strutture equiassiche a grana fine-; le dislocazioni vengono annientate e le tensioni residue sono completamente alleviate. Per le leghe +, la microstruttura è costituita da grani di fase - equiassici distribuiti uniformemente e una piccola quantità di fase -, senza struttura direzionale.
Proprietà meccaniche:
Forza: moderato ed equilibrato-inferiore allo stato laminato ma superiore allo stato fuso. La resistenza è stabile attraverso la sezione trasversale del materiale-e lungo tutte le direzioni (nessuna anisotropia).
Tenacità e duttilità: Ottimale tra i tre stati; l'allungamento può raggiungere il 20–30% per il titanio commercialmente puro e la tenacità alla frattura (KIC) è superiore del 20–40% rispetto a quella dello stato laminato. Il materiale mostra una buona resistenza agli urti e alla fatica sotto carichi ciclici.
Formabilità e lavorabilità: Eccellente; la microstruttura morbida e ricristallizzata consente l'imbutitura profonda, la piegatura e altri processi di formatura e la lavorabilità è migliorata grazie alla ridotta durezza.
Scenari applicativi: lo stato più utilizzato per componenti-per uso generale, come pannelli di fusoliera aerospaziale, sistemi di tubazioni marine, involucri di dispositivi medici e scambiatori di calore dell'industria chimica, dove sono richieste robustezza, duttilità e resistenza alla corrosione bilanciate.
3. Soluzione-Stato ricotto e invecchiato (Soluzione-Trattata e invecchiata, titanio STA)
Ricottura di soluzione: Riscaldamento al di sopra del / transus (per le leghe +, ~920–950 gradi ) per formare una microstruttura di fase - uniforme, quindi tempra per mantenere una struttura + metastabile sovrasatura (o martensitica ') a temperatura ambiente.
Invecchiamento: riscaldamento a una temperatura inferiore (450–550 gradi) per far precipitare particelle di fase -secondaria fini e disperse all'interno della matrice.
Caratteristiche microstrutturali: La microstruttura è costituita da una matrice di fase - con precipitati secondari fini densamente distribuiti, che agiscono come barriere alle dislocazioni. Per Ti-6Al-4V, i precipitati sono aghiformi o a forma di listello, con dimensioni che vanno da 0,1 a 1 μm.
Proprietà meccaniche:
Forza: Il più alto tra i tre stati-resistenza allo snervamento può superare i 1000 MPa per il Grado 5 STA (rispetto a ~860 MPa per il Grado 5 ricotto), un aumento del 15–25%, dovuto al rafforzamento delle precipitazioni.
Tenacità e duttilità: Moderato, inferiore allo stato ricotto ma superiore allo stato laminato; l'allungamento è tipicamente dell'8–12% per STA Grado 5 e la tenacità alla frattura è leggermente ridotta a causa della struttura fine del precipitato, ma la resistenza alla fatica è migliorata (del 20–30%) rispetto allo stato ricotto.
Prestazioni ad alta-temperatura: Resistenza allo scorrimento migliorata, poiché i precipitati inibiscono il movimento della dislocazione a temperature elevate (fino a 350 gradi per il grado 5), rendendolo adatto per applicazioni strutturali ad alta-temperatura.
Scenari applicativi: utilizzato per componenti ad alte-prestazioni e-carico elevato, come pale di compressori di motori aerospaziali, carrelli di atterraggio di aerei, elementi di fissaggio ad alta-resistenza e componenti di strumenti di perforazione offshore, dove sono garantite la massima robustezza e resistenza alla faticae critico.
