1. Statik ve savaş yüklerinin etkisi altında endüstriyel saf titanyumun ana deformasyon mekanizması nedir?
Ana deformasyon mekanizması kaymadır. Plastik deformasyon ilerledikçe çok sayıda kayma bandı ortaya çıkmaya devam eder ve taneler ve kristaller gerilir ve bozulur. Plastik deformasyon belirli bir sınırı aştığında çatlama meydana gelir. Karmaşık bir gerilim durumu altında kayma kayması baskındır, yani kayma esas olarak çekme kuvvetine 45 derecelik iki düzlem dizisi boyunca meydana gelir. Kayma ardışık olarak ilerledikçe çatlaklar gelişmeye devam eder ve uçları keskin ve çentikli kalır. Çatlak ucuna yakın taneler şiddetli deformasyon nedeniyle gerilir. Her bir tanecik çevre tarafından sınırlanan tek bir kristal gibidir ve kayma nedeniyle birbiri ardına kopmaktadır.
2. Titanyumun statik yük altındaki mukavemet özellikleri ile basınçlı kaplarda yaygın olarak kullanılan çelik malzemeler arasındaki farklar nelerdir?
Titanyumun statik yük altındaki mukavemet özellikleri, basınçlı kaplarda yaygın olarak kullanılan çeliğinkinden farklıdır. Belirgin bir fiziksel verimi yoktur ancak testere benzeri akma, akustik emisyon olgusu, termoplastiklik, soğuk sürünme, sözde esneklik ve şekil hafızası etkileri gibi özel davranışlar üretir.
3. Endüstriyel saf titanyum neden 196 derece sıcaklıkta hala yüksek tokluğa sahip? Düşük sıcaklıkta dayanıklılığını etkileyen faktörler nelerdir?
Endüstriyel saf titanyumun gücü sıcaklık düştükçe artar, ancak plastisite çok fazla azalmaz ve hala iyi süneklik ve tokluğa sahiptir, bu nedenle düşük sıcaklıktaki basınçlı kaplar için yapısal malzeme olarak kullanıma uygundur. Titanyumun düşük sıcaklıklarda yüksek plastisiteye sahip olmasının nedeni, düşük sıcaklıklarda ana deformasyon yönteminin ikiz oluşumu olmasıdır. Aynı deformasyon derecesi içerisinde sıcaklık düştükçe tanelerde oluşan tanelerin yoğunluğu ve sayısı artar, aynı zamanda ikizlerin ara katman şekli de değişir. Deformasyon derecesi arttıkça, polikristalin agrega tamamen kristallere dönüşecek, tanelerin güçlendirilmesini sağlayacak ve ardından taneler arası deformasyona başlayacaktır.
Titanyumun düşük sıcaklık performansını etkileyen ana faktör, ara elemanların içeriğidir. Düşük ara elementlere (N, 0, H, C) ve demir içeriğine sahip endüstriyel saf titanyum, soğukta kırılganlığa karşı daha iyi dirence sahiptir. İkinci olarak, titanyum ekipmanının üretim sürecinin de düşük sıcaklık performansı üzerinde etkisi vardır. Proses koşullarının gevşek kontrolüne ve içeri giren gaz yabancı maddelerinin performans üzerindeki etkisine ek olarak, damgalamadaki soğuk deformasyon miktarı da düşük sıcaklık performansını etkiler. Soğuk deformasyon miktarı belirli bir sınırı aştığında düşük sıcaklıkta kırılganlık ortaya çıkacaktır.
4. İzotropik çelik basınçlı kapların tasarım esaslarına göre anizotropik titanyum malzemelerin neden daha fazla atık oluşturacağı söyleniyor?
Endüstriyel saf titanyum ve a tipititanyum alaşımlarıoda sıcaklığında altıgen sıkı paketlenmiş kristallerdir ve metal kafesleri bariz tercih edilen yönelim fenomenine sahiptir, bu da titanyum tek kristallerinin anizotropisine neden olur. Bu anizotropi, haddelenmiş titanyum malzemelerin belirgin bir anizotropiye sahip olması için titanyum malzemelerin haddeleme işlemi sırasında daha da güçlendirilir. Bu nedenle, titanyum basınçlı kapların çift yönlü güçlendirme faydaları daha iyidir, yani titanyum malzemeler çift yönlü stres etkisi altındadır. Stres altındaki dayanım, tek yönlü dayanıma göre büyük ölçüde iyileştirilmiştir ve herhangi bir iki yönlü gerilme oranı altında güçlendirme etkisine sahiptir. Küresel titanyum basınçlı kapların güçlendirme etkisi için teorik ve deneysel sonuçlar sırasıyla %50 ve %40'a ulaşmaktadır. Yuvarlak basit bir titanyum basınçlı kap için, çevresel yön plakanın yuvarlanma yönü ile çakıştığında, güçlendirme etkisinin teorik değeri ve deneysel değeri sırasıyla %4 2 ve %3 6'ye ulaşır; çevresel yön levhanın haddeleme yönüne dik olduğunda teorik değer ve deneysel değerler sırasıyla %48 ve %37'ye ulaştı. Bu nedenle titanyum basınçlı kapların et kalınlığı hesaplama yöntemi, %20 ila %40 daha fazla titanyum malzemesinin tüketilmesini gerektiren GB 150-2011 "Basınçlı Kaplar" yönetmeliğine dayanmaktadır.
5. Haddelenmiş titanyum ısı değişim tüplerinin çevresel yük taşıma kapasitesi neden eksenel yük taşıma kapasitesinden önemli ölçüde daha yüksektir?
Endüstriyel saf titanyumun ve "titanyum alaşımı tipinin" tercih edilen yönelimi nedeniyle, titanyum tek kristalinin anizotropisine neden olur. Bu anizotropinin derecesi, haddeleme işlemiyle daha da arttırılır. Özellikle haddelenmiş titanyum tüpler genellikle ortotropiktir, yani eksenel, çevresel ve radyal yönler üç anizotropik ana eksen yönüdür; ve her zaman bir yönde yuvarlanırlar, bu nedenle haddelenmiş titanyum ısı değişim tüplerinin anizotropi derecesi plakanınkinden daha yüksektir. Titanyum boruların eksenel ve çevresel yük taşıma test sonuçlarına göre çevresel akma sınırı ve dayanım sınırının her ikisi de eksenel yönden daha yüksektir ve akma sınırındaki fark %33'e ulaşmaktadır. Bu nedenle haddelenmiş titanyum boruların çevresel yük taşıma kapasitesi önemli ölçüde daha yüksektir. Eksenel yönden daha yüksek olan titanyum borunun iki eksenli gerilim altındaki akma mukavemeti ve nihai mukavemeti, tek eksenli gerilim altındakinden önemli ölçüde daha yüksektir.
