티타늄 합금의 인장 강도 및 항복 강도 분석 - 뉴스

선택 시티타늄 합금, 먼저 항복강도를 기준으로 허용응력을 결정한 후 인장강도와 연신율을 이용하여 파괴인성과 손상내성을 검증합니다. 두 단계 모두 필수적입니다. 인장 강도는 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 하중을 나타내며-파단 전 극한 하중-지탱 능력과 에너지{3}}흡수 잠재력을 반영합니다.
항복 강도는 변형이 영구적이 되는 임계값을 나타내며-재료의 모양과 치수 정확도를 유지하는 능력을 반영하고 구조 설계에서 허용되는 응력의 실제 기준이 됩니다.

1. 인장강도(Rm/σb)란 무엇입니까?
정의: 인장 시험 중 파손되기 전에 재료가 견딜 수 있는 최대 응력으로, MPa로 측정됩니다. 이는 하중에 저항하는 재료의 궁극적인 능력을 나타냅니다.
공학적 의의:
인장 강도는 응력-변형 곡선의 최고점에 해당합니다. 이 지점을 넘어서면 재료는 국부적인 네킹을 겪기 시작하고 파단이 발생할 때까지 유효 하중-지지 영역이 급격히 감소합니다.
이는 부품의 "최종 안전 여유"를 결정합니다.-국부적인 과부하로 인해 재료가 항복하더라도 인장 강도를 초과하지 않는 한 재료는 소성 변형을 통해 에너지를 흡수하는 능력을 유지합니다(항공우주 구조 부품의 손상 허용 오차 설계에 중요한 요소-).
티타늄 합금 산업에서 견적 및 기술 계약에 명시된 강도 등급은-등급 2(GR2)의 경우 Rm 400MPa 이상, 등급 5(GR5)의 경우 Rm 895MPa 이상(어닐링된 막대)-과 같이 이 매개변수를 구체적으로 나타냅니다.

II. 항복강도(Rp0.2 / σs 또는 σ0.2)란 무엇입니까?
정의: 재료가 상당한 소성 변형(되돌릴 수 없는 영구 변형)을 겪기 시작하는 응력 수준입니다. 대부분의 티타늄 합금은 뚜렷한 항복 안정기를 나타내지 않기 때문에 엔지니어링 실무에서는 일반적으로 0.2% 영구 소성 변형을 생성하는 응력으로 정의된 "소성 신장 내력(Rp0.2)"-을 항복 강도로 사용합니다-.
공학적 의의:
항복 강도 이하에서는 하중이 제거된 후 부품이 원래 모양으로 돌아갑니다(탄성 변형 범위). 항복 강도를 초과하면 부품이 영구 변형되어 원래 상태로 돌아가지 않습니다.
대다수의 구조 부품에 대해 항복 강도는 진정한 설계 벤치마크 역할을 합니다. 응력 분석에서 허용 응력은 일반적으로 항복 강도를 안전계수(일반적으로 항공우주 부품의 경우 1.15~1.5, 민간 압력 용기의 경우 1.5)로 나누어 계산합니다.
예: 어닐링된 5등급(Ti{8}}6Al-4V) 티타늄의 항복 강도는 약 825MPa인 반면, 인장 강도 범위는 약 895~1030MPa입니다. 설계 계산에 895MPa 수치를 사용하는 경우 극한 강도를 허용 응력(중요한 오류)으로 취급하는 것입니다.
흔히 혼동되는 점: 티타늄 합금은 "고비강도" 재료입니다.{0}}수율-강도-대-밀도 비율은 모든 구조용 금속 중에서 가장 높습니다. 재료 선정 시 중량을 계산할 때 항복강도는 분자에 사용해야 하는 값입니다.

티타늄 합금의 인장강도 및 항복강도에 영향을 미치는 요인
15년의 경험을 바탕으로 저는 이 두 가지 지표에 영향을 미치는 주요 요인이 다음과 같다는 것을 확인했습니다.

합금 구성

Al, O, N 및 C는 강도를 증가시키지만 연성을 감소시킵니다.

V, Mo, Nb, Cr 및 Fe는 열처리를 통해 상을 안정화하고 강화에 영향을 미칩니다.

H(수소)는 수소 취성을 유발하는 경향이 있습니다. 인장 강도 값에 직접적으로 반영되지는 않지만 심각한 위험을 초래합니다.

불순물 원소

강도는 산소 함량에 매우 민감합니다. 높은 산소 수준은 강도를 증가시키지만 연성과 인성을 감소시킵니다.

질소와 탄소도 강화 효과를 제공하지만 과도한 양은 부서지기 쉽습니다.

미세구조

등축 미세구조: 우수한 연성과 상대적으로 우수한 피로 성능;

라멜라 미세구조: 파괴인성은 좋지만 연성은 약간 낮습니다.

바이모달(이중) 미세구조: 전반적인 성능이 우수합니다.