1. Apa mekanisme deformasi utama titanium murni industri di bawah pengaruh beban statis dan perang?
Mekanisme deformasi utama adalah slip. Ketika deformasi plastis berlangsung, sejumlah besar slip band terus muncul, dan butiran serta kristal meregang dan terdistorsi. Apabila deformasi plastis melebihi batas tertentu maka terjadi keretakan. Ketika berada dalam keadaan tegangan kompleks, slip geser bersifat dominan, yaitu slip terutama terjadi di sepanjang dua rangkaian bidang yang besarnya 45 derajat terhadap gaya tarik. Ketika slip berlangsung secara berurutan, retakan terus berkembang, dan ujungnya tetap tajam dan berlekuk. Butir-butir yang dekat dengan ujung retakan meregang karena deformasi yang parah. Setiap butiran seperti satu kristal yang dibatasi oleh lingkungan sekitar, dan mereka terputus satu demi satu karena tergelincir.
2. Apa perbedaan antara karakteristik kekuatan titanium di bawah beban statis dan material baja yang biasa digunakan pada bejana bertekanan?
Karakteristik kekuatan titanium di bawah beban statis berbeda dengan baja yang biasa digunakan dalam bejana bertekanan. Ia tidak memiliki hasil fisik yang jelas tetapi menghasilkan perilaku khusus seperti hasil seperti gergaji, fenomena emisi akustik, termoplastisitas, mulur dingin, elastisitas semu, dan efek memori bentuk.
3. Mengapa titanium murni industri masih memiliki ketangguhan tinggi pada suhu 196 derajat? Apa saja faktor yang mempengaruhi ketangguhan suhu rendahnya?
Kekuatan titanium murni industri meningkat seiring dengan penurunan suhu, namun plastisitasnya tidak banyak berkurang, serta masih memiliki keuletan dan ketangguhan yang baik, sehingga cocok digunakan sebagai material struktur bejana bertekanan suhu rendah. Alasan mengapa titanium memiliki plastisitas tinggi pada suhu rendah adalah karena metode deformasi utamanya pada suhu rendah adalah pembentukan kembaran. Dalam tingkat deformasi yang sama, seiring dengan penurunan suhu, kepadatan dan jumlah butir yang dihasilkan dalam butir meningkat, dan pada saat yang sama, bentuk antar lapisan dari si kembar berubah. Dengan meningkatnya derajat deformasi, agregat polikristalin akan tumbuh sepenuhnya menjadi kristal, mencapai penguatan butiran itu sendiri, dan kemudian memulai deformasi antarbutir.
Faktor utama yang mempengaruhi kinerja titanium pada suhu rendah adalah kandungan elemen interstisial. Titanium murni industri dengan elemen interstisial rendah (N, 0, H, C) dan kandungan besi memiliki ketahanan terhadap kerapuhan dingin yang lebih baik. Kedua, proses pembuatan peralatan titanium juga berdampak pada kinerja suhu rendah. Selain lemahnya pengendalian kondisi proses dan dampak masuknya pengotor gas terhadap kinerja, jumlah deformasi dingin pada stamping juga mempengaruhi kinerja suhu rendah. Ketika jumlah deformasi dingin melebihi batas tertentu, akan terjadi kerapuhan suhu rendah.
4. Mengapa dikatakan bahwa bahan titanium anisotropik akan menimbulkan limbah yang lebih besar menurut pedoman desain bejana tekan baja isotropik?
Titanium murni industri dan tipe-apaduan titaniumadalah kristal padat heksagonal pada suhu kamar, dan kisi logamnya memiliki fenomena orientasi pilihan yang jelas, menghasilkan anisotropi kristal tunggal titanium. Anisotropi ini semakin diperkuat selama proses penggulungan bahan titanium sehingga bahan titanium yang digulung memiliki anisotropi yang jelas. Oleh karena itu, bejana tekan titanium memiliki manfaat penguatan dua arah yang lebih baik, yaitu bahan titanium berada di bawah tekanan dua arah. Kekuatan di bawah tekanan sangat meningkat dibandingkan dengan kekuatan satu arah, dan memiliki efek penguatan pada rasio tegangan dua arah. Untuk efek penguatan bejana tekan titanium bulat, hasil teoritis dan eksperimental masing-masing mencapai 50% dan 40%. Untuk bejana tekan titanium bulat sederhana, ketika arah keliling bertepatan dengan arah penggulungan pelat, nilai teoritis dan nilai eksperimental efek penguatan masing-masing mencapai 4 2 % dan 3 6 %; bila arah keliling tegak lurus dengan arah gelinding pelat, nilai teoritis dan nilai eksperimen masing-masing mencapai 48% dan 37%. Oleh karena itu, metode penghitungan ketebalan dinding bejana tekan titanium didasarkan pada peraturan GB 150-2011 "Bejana Tekan", yang memerlukan penggunaan bahan titanium 20% hingga 40% lebih banyak.
5. Mengapa kapasitas menahan beban melingkar dari tabung penukar panas titanium yang digulung secara signifikan lebih tinggi daripada kapasitas menahan beban aksial?
Karena orientasi yang lebih disukai dari titanium murni industri dan "jenis paduan titanium", anisotropi kristal tunggal titanium disebabkan. Tingkat anisotropi ini semakin ditingkatkan dengan proses penggulungan. Secara khusus, tabung titanium yang digulung biasanya bersifat ortotropik, yaitu arah aksial, melingkar, dan radial adalah tiga arah sumbu utama anisotropik; dan mereka selalu digulung dalam satu arah, sehingga tabung penukar panas titanium yang digulung memiliki tingkat anisotropi yang lebih tinggi daripada pelat. Menurut hasil uji dukung beban aksial dan melingkar pada tabung titanium, batas luluh melingkar dan batas kekuatan keduanya lebih tinggi dari arah aksial, dan perbedaan batas luluh mencapai 33%. Oleh karena itu, kapasitas menahan beban melingkar dari tabung titanium yang digulung jauh lebih tinggi. Lebih tinggi dari arah aksial, kekuatan luluh dan kekuatan ultimat tabung titanium di bawah tekanan biaksial jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan uniaksial.
