1. Який основний механізм деформації промислового чистого титану під дією статичних і бойових навантажень?
Основним механізмом деформації є ковзання. У міру пластичної деформації продовжує з'являтися велика кількість смуг ковзання, а зерна і кристали розтягуються і спотворюються. Коли пластична деформація перевищує певну межу, виникає розтріскування. У складному напруженому стані ковзання зсуву є домінуючим, тобто ковзання в основному відбувається вздовж двох наборів площин, розташованих під кутом 45 градусів до сили розтягування. Оскільки ковзання відбувається послідовно, тріщини продовжують розвиватися, а їх кінці залишаються гострими та зазубреними. Зерна, розташовані поблизу кінця тріщини, розтягуються через сильну деформацію. Кожне зерно подібне до єдиного кристала, обмеженого оточенням, і вони від’єднуються одне за одним через ковзання.
2. Які відмінності між характеристиками міцності титану при статичному навантаженні та сталевих матеріалів, які зазвичай використовуються в посудинах під тиском?
Характеристики міцності титану при статичному навантаженні відрізняються від характеристик сталі, яка зазвичай використовується в посудинах під тиском. Він не має очевидної фізичної текучості, але створює особливі властивості, такі як пилоподібна текучість, явища акустичної емісії, термопластичність, холодна повзучість, псевдопружність і ефекти пам’яті форми.
3. Чому промисловий чистий титан все ще має високу міцність при температурі 196 градусів? Які фактори впливають на його низькотемпературну в'язкість?
Міцність промислового чистого титану збільшується при зниженні температури, але пластичність не зменшується, і він все ще має хорошу пластичність і міцність, тому він підходить для використання як конструкційний матеріал для низькотемпературних посудин під тиском. Причина високої пластичності титану при низьких температурах полягає в тому, що його основним способом деформації при низьких температурах є утворення двійників. У межах одного і того ж ступеня деформації зі зниженням температури збільшується щільність і кількість зерен, що утворюються в зернах, і в той же час змінюється форма міжшарових двійників. Зі збільшенням ступеня деформації полікристалічний заповнювач повністю розростеться в кристали, досягне зміцнення самих зерен, а потім почнеться міжзеренна деформація.
Основним фактором, що впливає на низькотемпературні характеристики титану, є вміст міжвузлевих елементів. Промисловий чистий титан з низьким вмістом міжвузлів (N, 0, H, C) і вмістом заліза має кращу стійкість до холодноламкості. По-друге, процес виробництва титанового обладнання також впливає на низькотемпературні характеристики. На додаток до слабкого контролю умов процесу та впливу газових домішок, що проникають, на продуктивність, ступінь холодної деформації при штампуванні також впливає на продуктивність при низьких температурах. Коли ступінь холодної деформації перевищує певну межу, виникає низькотемпературна крихкість.
4. Чому кажуть, що анізотропні титанові матеріали призведуть до збільшення відходів відповідно до вказівок щодо проектування ізотропних сталевих посудин під тиском?
Промисловий чистий титан і а-типтитанові сплавиє гексагональними щільно упакованими кристалами при кімнатній температурі, і їх металева решітка має очевидні явища переважної орієнтації, що призводить до анізотропії монокристалів титану. Ця анізотропія додатково посилюється під час процесу прокатки титанових матеріалів, так що прокаті титанові матеріали мають очевидну анізотропію. Таким чином, титанові посудини під тиском мають кращі переваги двонаправленого зміцнення, тобто титанові матеріали знаходяться під дією двонаправленого навантаження. Міцність під напругою значно покращена порівняно з односторонньою міцністю, і вона має зміцнюючий ефект за будь-якого співвідношення двосторонньої напруги. Для ефекту зміцнення сферичних титанових посудин під тиском теоретичні та експериментальні результати досягають 50% і 40% відповідно. Для круглої простої титанової посудини під тиском, коли окружний напрямок збігається з напрямком прокатки пластини, теоретичне значення та експериментальне значення ефекту зміцнення досягають 4 2 % і 3 6 % відповідно; коли окружний напрямок перпендикулярний до напрямку прокатки пластини, теоретичне значення та експериментальні значення досягли 48% та 37% відповідно. Таким чином, метод розрахунку товщини стінок титанових посудин під тиском базується на правилах GB 150-2011 «Посудини під тиском», які вимагають від 20% до 40% більше споживаного титанового матеріалу.
5. Чому окружна несуча здатність катаних титанових теплообмінних труб значно перевищує осьову?
Через переважну орієнтацію промислового чистого титану та "титанового сплаву типу" виникає анізотропія монокристалу титану. Ступінь цієї анізотропії ще більше посилюється в процесі прокатки. Зокрема, катані титанові труби зазвичай ортотропні, тобто осьовий, окружний і радіальний напрямки є трьома анізотропними напрямками головної осі; і вони завжди прокочуються в одному напрямку, тому катані титанові теплообмінні труби мають ступінь анізотропії вище, ніж у пластинчастих. Згідно з результатами випробування титанових труб на осьову та окружну несучу навантаження, межа текучості по окружності та межа міцності є вищими за осьовий напрямок, а різниця в межі текучості досягає 33%. Таким чином, окружна несуча здатність прокатних титанових труб значно вище. Межа текучості та межа міцності титанової труби при двовісному навантаженні значно вищі, ніж у осьовому напрямку, ніж при одновісному.
