اهمیت اصلی محتوای اکسیژن در تیتانیوم خالص
اکسیژن یک ناخالصی بینابینی بسیار قوی در تیتانیوم و یک تثبیت کننده قوی برای فاز است.
مقدار کمی اکسیژن می تواند خواص مکانیکی،-بالا، هدایت الکتریکی، پوشش خلاء، و خواص جوشکاری تیتانیوم را کاملاً تغییر دهد.
گریدهای تیتانیوم خالص (TA1/TA2/TA3) اساساً بر اساس محتوای اکسیژن طبقه‌بندی می‌شوند و شاخص اولیه برای تعیین کیفیت مواد تیتانیوم هستند. استحکام و انعطاف پذیری کاملاً متضاد هستند.
خواص مکانیکی-استحکام و انعطاف پذیری کاملاً متضاد هستند
1. تقویت محلول جامد، افزایش قابل توجهی سختی و استحکام کششی
اتم‌های اکسیژن در شکاف‌های بینابینی شبکه کریستالی تیتانیوم جاسازی شده‌اند و نابجایی‌ها را سنجاق می‌کنند. به ازای هر 0.1 درصد وزنی افزایش اکسیژن، استحکام کششی تقریباً 100 مگاپاسکال افزایش می یابد.
TA1 (O کمتر یا مساوی 0.18%): نرم، با انعطاف پذیری عالی، خم شدن، مهر و موم کردن، و پرچ کردن آسان.
TA2 (O کمتر یا مساوی 0.25%): استحکام متوسط، مناسب برای قطعات صنعتی عمومی.
TA3 (O کمتر یا مساوی 0.35%): سختی بالا، تغییر شکل آن دشوار است.
2. اکسیژن به راحتی باعث شکنندگی می شود، با کاهش شدید در انعطاف پذیری و چقرمگی
هر چه میزان اکسیژن بیشتر باشد، ازدیاد طول، چقرمگی ضربه و چقرمگی شکست کمتر است.
در طول تغییر شکل و چرخه حرارتی، لایه سطحی و مواد پایه مستعد ترک خوردن هستند: تیتانیوم با اکسیژن بالا-در طول خمش مستعد ایجاد ترک‌های ریز-است.
گرمایش و سرمایش مکرر در دماهای بالا (برای قایق‌های تیتانیومی برای پوشش، یا قایق‌های مواد پخت) نمی‌تواند تنش حرارتی را از بین ببرد و لبه‌ها، جوش‌ها و بست‌ها به سرعت ترک می‌خورند.
عمر خستگی به طور قابل توجهی کاهش می یابد و هزینه مواد مصرفی برای راه اندازی و توقف مکرر تجهیزات دو برابر می شود.
3. محدودیت های پردازش
TA1 کم{0}}اکسیژن برای کشش عمیق، خمش و پرچ کردن قایق های تیتانیومی مناسب است. تیتانیوم با اکسیژن بالا فقط می تواند به سادگی بریده شود و نمی توان از آن برای سازه های خمشی پیچیده استفاده کرد.
عملکرد سرویس در دمای بالا (نقاط درد اصلی قایق‌های تبخیر تیتانیوم و کوره‌های{1} با دمای بالا)
1. اکسیژن رسانی در دمای بالا، شکنندگی را تشدید می کند.
لایه غنی شده با اکسیژن بیش از 300 درجه سخت می شود. هنگامی که تیتانیوم به طور مداوم اکسیژن را جذب می کند، یک لایه اکسیژن با ضخامت ده ها میکرومتر{3}}سخت شده روی سطح تشکیل می شود. سختی دو برابر مواد پایه است و انعطاف پذیری تقریباً از بین می رود. در طول چرخه حرارتی، تفاوت تغییر شکل بین لایه سطحی و ماده پایه رخ می دهد و در نتیجه ترک های سطحی، پوسته شدن و سرباره شدن ایجاد می شود.
2. خزش{1}}درجه حرارت بالا و شوک حرارتی منجر به کاهش شدید عمر مفید می‌شود.
شبکه تیتانیوم{0}}پر اکسیژن استحکام بالایی دارد و حاشیه بافر ندارد. در طی گرمایش و سرمایش مکرر در تبخیر خلاء، از طریق ترک‌ها به سرعت در درزهای جوش و نقاط خمشی ظرف ظاهر می‌شود که باعث کاهش عمر مفید بیش از 50 درصد می‌شود. تیتانیوم با اکسیژن کم در برابر شوک حرارتی و خزش مقاوم است و برای کوره های پوشش متناوب / تف جوشی مناسب است.
3. آزاد شدن گاز ناشی از اکسیداسیون{1}} محفظه خلاء را آلوده می کند (که در صنعت پوشش بسیار مهم است).
• دستیابی به سطوح خلاء بالا، که منجر به سوراخ‌ها، تفاوت‌های رنگی و ذرات ناخالصی در لایه پوشش می‌شود، مشکل است.
• برای اهداف تیتانیوم پوشش نیمه هادی/نوری، محتوای اکسیژن باید به شدت کنترل شود<100ppm; otherwise, the film will leak electricity, the transmittance will not meet standards, and the devices will be scrapped.
پایداری فرآیند رسانا و کندوپاش / تبخیر
1. هدایت الکتریکی، کندوپاش / پایداری فرآیند تبخیر
مقاومت افزایش می یابد و توزیع گرما ناهموار است. اکسیژن یک ناخالصی عایق است. با افزایش محتوای اکسیژن، مقاومت تیتانیوم بزرگتر می شود. پس از اینکه قایق در حال تبخیر انرژی می گیرد، گرمای بیش از حد موضعی و دمای محلی پایین تر وجود دارد. نرخ تبخیر ناپایدار می شود و یکنواختی ضخامت فیلم ضعیف است.
2. تخلیه قوس در حین کندوپاش رخ می دهد و ذرات به بیرون پرتاب می شوند (یک مشکل مرگبار برای ماده مورد نظر).
اجزای عایق TiO2 در هدف تیتانیوم با اکسیژن بالا وجود دارد که باعث جرقه زدن مداوم و تخلیه قوس در طول بمباران یونی می شود. تعداد زیادی ذرات تیتانیوم{2}}در اندازه میکرون به قطعه کار پرتاب می‌شود که منجر به نقص پوشش دسته‌ای می‌شود. اهداف تیتانیوم با خلوص بالا{4}نیمه هادی به محتوای اکسیژن کمتر یا مساوی 50 - 100 ppm برای دستیابی به کندوپاش طولانی مدت- پایدار نیاز دارند.
3. هنگامی که نرخ تبخیر کاهش می یابد، در شرایط توان یکسان، نقطه ذوب تیتانیوم با اکسیژن بالا معادل افزایش می شود. این امر منجر به راندمان تبخیر پایین، مصرف انرژی بالا و کاهش ظرفیت تولید می شود.
نام تماس: تریسی
