鈦金屬及鈦合金材料中的擴(kuò)散性能有很多優(yōu)勢(shì)，幾乎所有金屬和合金的原子都在室溫下結(jié)晶或傾向于以密集的結(jié)構(gòu)排列排列，這是由于金屬物質(zhì)中的原子具有很強(qiáng)的結(jié)合能力。這種架構(gòu)決定了當(dāng)金屬組件失效時(shí)，修復(fù)機(jī)制自動(dòng)響應(yīng)的快慢程度。因此，可以合理地推斷，如果零件的擴(kuò)散速度足夠高，可以運(yùn)輸?shù)剿У牡胤?，那么就更容易觸發(fā)自動(dòng)自愈。
鈦金屬及鈦合金材料分子擴(kuò)散或通過(guò)擴(kuò)散的物質(zhì)的原子輸運(yùn)理想地表示為，在濃度梯度dc/dx存在的情況下，參考面單位面積上在相反方向上每秒原子的凈通量J(±x)，如菲克第一定律所示:Do (cm2/s的頻率因子)，Q (kJ/mol的擴(kuò)散活化能)和R (8.314510 J/Kmol的氣體常數(shù))都是常數(shù)，所以唯一的變量是溫度T，開(kāi)爾文。換句話說(shuō)，在分布式交換機(jī)中，1/T形成一條直線。在鈦的情況下，更高的溫度誘導(dǎo)所需的熱擴(kuò)散，以增加所需的動(dòng)能，克服金屬物質(zhì)的結(jié)合能。除了金屬內(nèi)部的空晶格位或其他均勻性之外，分子輸運(yùn)還會(huì)受到壓力、電和磁激活、原子的化學(xué)過(guò)程和機(jī)械攪動(dòng)的影響。
在鈦合金的擴(kuò)散率研究方面有了一些改進(jìn)。鈦金屬及鈦合金材料在α相向β相轉(zhuǎn)變時(shí)，擴(kuò)散率發(fā)生了一定的變化。對(duì)于廣泛使用的Ti-6Al-4V合金。目前研究了氧、鋁和釩在α和β鈦中的擴(kuò)散系數(shù)。在情節(jié)的自擴(kuò)散鈦在β相是三個(gè)數(shù)量級(jí)的自擴(kuò)散速度比α階段。置換元素的擴(kuò)散率β相的自擴(kuò)散可以慢或快于鈦。Al為例所示的緩慢擴(kuò)散元素組的慢擴(kuò)散元素,其他包括其他合金元素,如V和Sn,接近,和Nb在于Al和莫之間。作為一個(gè)例子顯示了元素鐵的快速擴(kuò)散圖中的元素。而Cr和Mn則位于Fe和β ti自擴(kuò)散線之間。
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