Beta-Titanlegierungen enthalten den höchsten Anteil an Beta-stabilisierenden Elementen, die die Gitterbindung schwächen und den Elastizitätsmodul verringern (der bis zu 45 GPa betragen kann). Diese Eigenschaft macht Beta-Titanlegierungen besonders attraktiv für biomedizinische Implantatanwendungen. Diese Elemente können die Hochtemperatur-Betaphase auch vollständig bewahren, wenn sie schnell auf Raumtemperatur abgekühlt werden (z. B. durch Abschrecken mit Wasser). Eine anschließende Alterungsbehandlung kann kleine Alpha-Phasen (und andere metastabile Phasen) in der Beta-Phasen-Matrix auslösen und so eine stärkende Wirkung erzielen. Die Zugfestigkeit von gealterten Beta-Titanlegierungen kann deutlich höher sein als die von Alpha- und Alpha+Beta-Titanlegierungen, weshalb sie bei der Gesamtanwendung von Titanlegierungen in der Flugzeugindustrie, insbesondere im Bereich der tragenden Schlüsselkomponenten, eine Sonderstellung einnehmen. Beispielsweise hat Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-17) eine Streckgrenze von 1000–1200 MPa und wird hauptsächlich als hochfeste Lüfterscheibe in Flugzeugtriebwerken verwendet.
Im Gegensatz dazu kann die Streckgrenze von kaltgewalztem und gealtertem Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C) bei Raumtemperatur 1500 MPa erreichen, was eine Anwendung in Flugzeugfedern, Befestigungselementen und Druckschalen ermöglicht.. 3 Aktuelle Studien zu Titanlegierungen vom Typ - beziehen sich hauptsächlich auf 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) und Legierungssysteme wie z Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C). Die Zugfestigkeit (UTS) fast aller additiv gefertigten Beta-Titanlegierungen liegt im abgeschiedenen Zustand unter 1000 MPa und bietet gleichzeitig eine sehr gute Dehnung von mehr als oder gleich 15 %.
Eine Wärmebehandlung nach der additiven Fertigung kann die Zugeigenschaften (insbesondere die Zugfestigkeit) von --Titanlegierungen erheblich verändern. Unabhängig davon, ob die Temperatur der Lösungsbehandlung über oder unter dem Phasenübergangspunkt liegt, kann in Kombination mit einer Alterungsbehandlung die Legierungsfestigkeit (Streckgrenze YS und Zugfestigkeit UTS) erheblich verbessert werden, und ihr Festigkeitswert kann den der additiven Fertigung einer Ti-6Al-4V-Legierung bei weitem übertreffen.
Die lasergesteuerte Energieabscheidung (L-DED) Ti-55531-Legierung, behandelt durch feste Lösung und Alterung im Phasenbereich, hat eine maximale Zugfestigkeit von 1352 Megapascal und eine Gesamtdehnung von 5,9 %. Laser-Pulverbettschmelzen (L-PBF) Beta-C-Legierungen können durch direkte Alterungsbehandlung eine Zugfestigkeit (UTS) von über 1600 Megapascal und eine gleichmäßige Dehnung von etwa 5 % erreichen, was derzeit der höchste Festigkeitswert ist, der für die additive Fertigung von Titanlegierungen gemeldet wird.
Die Behandlung mit fester Lösung und Alterung sowie die direkte Alterung führen jedoch normalerweise zu einer Abnahme der Plastizität: Beispielsweise beträgt die Dehnung von L-PBF Ti-55531 nach der Behandlung mit fester Lösung und Alterung weniger als 2 %. Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher einen dreifachen Glühprozess (feste Lösung im Phasenbereich und feste Lösung + Alterung im / zwei--Phasenbereich) in L-DED Ti-55531, der die Gesamtdehnung von 5,9 % im Alterungszustand der festen Lösung auf 8,5 % erhöhte. Untersuchungen an L-PBF Ti-55511 und L-PBF Ti-17 haben gezeigt, dass eine Erhöhung der Alterungstemperatur die Plastizität verbessern kann (von Sprödbruch vor Streckgrenze bei 450 Grad Alterung bis zu etwa 8 % Dehnung bei 650 Grad Alterung). Darüber hinaus kann L-DED Ti-55511 eine UTS von etwa 1100 Megapascal und eine Dehnung von etwa 12 % erreichen, nachdem es einer Betafeld-Vorwärmbehandlung bei 900 Grad und einer Ofenkühlung mit anschließendem Glühen unterzogen wurde.
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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