베타 티타늄 합금에는 격자 결합을 약화시키고 탄성 계수(45 GPa만큼 낮을 수 있음)를 감소시키는 베타 안정화 요소가 가장 많이 함유되어 있습니다. 이러한 특성으로 인해 베타 티타늄 합금은 생체의학 임플란트 응용 분야에 특히 매력적입니다. 이러한 요소는 또한 실온으로 급속 냉각(예: 물 담금질)될 때 고온-베타상을 완전히 보존할 수 있습니다. 후속 노화 처리는 베타상 매트릭스에 작은 알파상(및 기타 준안정상)을 침전시켜 강화 효과를 제공할 수 있습니다. 노화된 베타 티타늄 합금의 궁극적인 인장 강도는 알파 및 알파+베타 티타늄 합금의 인장 강도보다 상당히 높을 수 있으므로 항공기 산업, 특히 주요 하중-지탱 부품 분야에서 티타늄 합금의 전체 적용에서 특별한 위치를 차지합니다. 예를 들어 Ti{16}}5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr(Ti-17)은 항복강도가 1000~1200 MPa로 주로 항공기 엔진의 고강도 팬 디스크로 사용됩니다.
대조적으로, 냉간 압연 및 시효된 Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(Beta-C)의 실온 항복 강도는 1500MPa에 접근할 수 있어 항공기 스프링, 패스너 및 압력 쉘에 적용할 수 있습니다.. 3 - 유형 티타늄 합금에 대한 현재 연구는 주로 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo에 있습니다. (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) 및 합금 시스템 Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(베타-C). 거의 모든 적층 가공된 베타 티타늄 합금의 최종 인장 강도(UTS)는 증착된 상태에서 1000MPa 미만이며 15% 이상의 매우 우수한 연신율을 제공합니다.
적층 제조 후 열처리는 - 티타늄 합금의 인장 특성(특히 인장 강도)을 크게 변경할 수 있습니다. 용체화 처리 온도가 상전이점보다 높든 낮든 관계없이 시효 처리와 결합하면 합금 강도(항복 강도 YS 및 극한 인장 강도 UTS)가 크게 향상될 수 있으며 강도 값은 적층 제조 Ti-6Al-4V 합금의 강도 값을 훨씬 초과할 수 있습니다.
고용체 및 위상 영역 시효 처리된 레이저 지향 에너지 증착(L-DED) Ti{5}}55531 합금은 최대 인장 강도가 1352메가파스칼이고 총 연신율이 5.9%입니다. 레이저 분말층 용융(L-PBF) 베타-C 합금은 직접 시효 처리를 통해 1600메가파스칼 이상의 인장 강도(UTS)와 약 5%의 균일한 연신율을 달성할 수 있습니다. 이는 현재 티타늄 합금의 적층 제조에 대해 보고된 최고 강도 값입니다.
그러나 고용체+시효 처리 및 직접 시효 처리는 일반적으로 가소성의 감소로 이어집니다. 예를 들어 고용체+시효 처리 후 L-PBF Ti-55531의 연신율은 2% 미만입니다. 이를 위해 연구진은 L-DED Ti-55531의 삼중 어닐링 공정(상 영역의 고용체 및 /2{8}}상 영역의 고용체+시효)을 개발하여 고용체 노화 상태의 총 연신율을 5.9%에서 8.5%로 높였습니다. L-PBF Ti-55511 및 L-PBF Ti-17에 대한 연구에 따르면 노화 온도를 높이면 가소성이 향상될 수 있는 것으로 나타났습니다(450도 노화에서 항복 전 취성 파괴부터 650도 노화에서 약 8% 연신까지). 또한, L-DED Ti-55511은 900도 베타필드 예열 처리 및 로냉각 후 어닐링 과정을 거쳐 약 1100메가파스칼의 UTS와 약 12%의 연신율을 얻을 수 있다.
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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