Jeste li znali? U ultra-okruženjima sa niskim temperaturama ispod -80 stepeni, postoji tajno oružje za poboljšanje performansi legura titanijuma - kriogenog tretmana. Ova tehnologija je poput čarobnog "čarobnjaka materijala", koji koristi specifične procese za postizanje kvalitativnog skoka u svojstvima legura titanijuma.
Istorija kriogenog tretmana može se pratiti do 1939. godine, kada je bivši Sovjetski Savez pionir u upotrebi tečnog azota kao rashladnog sredstva za tretman hlađenja i postigao dobre rezultate. Do sredine-20. vijeka, Sjedinjene Države su industrijalizovale tehnologiju u oblastima kao što je vazduhoplovstvo, i postepeno se proširila na oblast mehaničke obrade. Danas su mnoge američke kompanije specijalizovane za kriogenu obradu kroz praksu pokazale da kriogena obrada može efikasno produžiti životni vek materijala. Bivši Sovjetski Savez je također razvio uobičajeno korištene nove niskotemperaturne legure titana kao što su OT4 i BT5-1 prilagođavanjem udjela elemenata u titanijumskim legurama.
Dakle, koji su tačno efekti kriogenog tretmana na legurama titanijuma? Brojna istraživanja su dala odgovore.
Što se tiče mehaničkih svojstava, studije su otkrile da je plastičnost legure titana TC4 značajno povećana nakon dubokog kriogenog tretmana. Nakon tretmana u trajanju od 24 sata i 36 sati, raspon jednolične plastične deformacije se proširio za 5% i 8,3%, respektivno, što se pripisuje smanjenju faze u leguri nakon deformacije.
Za alatni čelik i nerđajući čelik, efekti kriogene obrade su takođe značajni. Istraživanje Masayoshi Yamamura pokazuje da je otpornost na habanje alatnog čelika značajno poboljšana nakon kriogene obrade, pri čemu -180 stepeni daje najbolje rezultate; Shinjiro Kishigami je otkrio da što je niža temperatura kriogenog tretmana, to je veća čvrstoća na udar i otpornost na habanje nehrđajućeg čelika.
Iako je naša zemlja počela relativno kasno sa istraživanjem i primjenom kriogenog tretmana, sa proučavanjem srodnih mehanizama tek oko 1980-ih, posljednjih godina postignuti su značajna postignuća:
1. Nakon dubokog kriogenog tretmana titanijumskih legura, toplotna provodljivost prvo opada, a zatim raste sa porastom temperature, dok koeficijent toplotnog širenja prvo raste, a zatim opada.
2. Nakon 12 sati kriogenog tretmana, hrapavost površine uzoraka legure titanijuma je minimizirana, mikrotvrdoća dostiže najveću vrednost, a sa dužim vremenom tretmana, faza se pretvara u fazu, što rezultira ujednačenijom i gušću mikrostrukturom.
3. Istraživanja na leguri titana TC4 pokazuju da se uz produženi kriogeni tretman, veličina zrna postepeno smanjuje. Nakon 12 sati tretmana, ukupna mehanička svojstva su optimalna, ali nakon 24 sata, čvrstoća i tvrdoća su niže od onih nakon 12 sati; stoga, vrijeme tretmana ne smije biti duže od 12 sati.
4. Nakon kriogene obrade legure titanijuma TC4, unutra postoji velika količina dislokacijskih struktura, a površinska mikrotvrdoća se povećava sa dužim vremenom tretmana.
Ova 'niskotemperaturna magija' dubokog kriogenog tretmana kontinuirano koristi potencijal legura titanijuma, utirući put njihovoj primjeni u više područja, a vjeruje se da će donijeti još više iznenađenja u budućnosti!
