چرا تیتانیوم جایگاه خود را در منوی آلیاژ به دست می آورد؟
تیتانیوم یک ماده واحد نیست. این یک خانواده از گریدهایی است که فلز پایه مشترک دارند اما از نظر استحکام، شکل پذیری و قابلیت دما به شدت متفاوت هستند. درک فلز پایه ابتدا سیستم درجه بندی را آسان تر می کند.
وزن و قدرت.تیتانیوم خالص دارای چگالی حدود 4.5 گرم بر سانتیمتر مکعب است، تقریباً 60 درصد فولاد 7.85 گرم بر سانتیمتر مکعب، در حالی که گریدهای خالص تجاری آنیل شده به مقاومت کششی حداقل 240-550 مگاپاسکال میرسند. نتیجه یک استحکام خاص (مقاومت در واحد وزن) است که به سختی در آلیاژهای ساختاری معمولی مطابقت دارد. دو نکته طراحی از فیزیک به دست می آید: مدول الاستیک تیتانیوم تنها در حدود 103-116 گیگا پاسکال است، تقریباً نیمی از 200 گیگا پاسکال فولاد، بنابراین قطعات حساس سختی باید برای انحراف و همچنین تنش اندازه شوند. و نقطه ذوب حدود 1668 درجه است، به همین دلیل است که محدودیت های خدمات مفید زیر ناشی از اکسیداسیون و خزش است، نه ذوب.
مقاومت در برابر خوردگی.تیتانیوم یک لایه اکسید TiO2 متراکم-خود ترمیم شونده تشکیل میدهد که به آن مقاومت فوقالعاده در آب دریا، محلولهای کلرید و اسیدهای اکسید کننده میدهد. در جایی که فولاد ضد زنگ 316L می تواند در اثر حفره کلرید یا ترک خوردگی{3}}تنشی از بین برود، تیتانیوم خالص تجاری و اکثر آلیاژها در برابر این مکانیسم ها مقاومت می کنند. دو محدودیت قابل یادآوری است: خوردگی شکافی میتواند در سرویس کلرید داغ بالای 70-80 درجه ظاهر شود، و اسیدهای کاهشدهنده مانند اسید کلریدریک رقیق یا اسید سولفوریک که به تیتانیوم غیرآلیاژی حمله میکنند - درجات دارای پالادیوم (درجه 7 / درجه 11 استاندارد وجود دارد) و همه درجات استاندارد 11 وجود دارد.
رفتار دماتیتانیوم خالص تجاری در دراز مدت تا حدود 300-400 درجه کار می کند. و آلیاژهای نزدیک دامنه را تا 500-600 درجه افزایش می دهند، جایی که مقاومت در برابر خزش را بهتر از هر خانواده تیتانیوم دیگر حفظ می کنند. بالاتر از حدود 600 درجه، پوسته پوسته شدن اکسیداسیون و شکنندگی اکسیژن به عوامل محدود کننده تبدیل می شوند. سفرهای کوتاه بالاتر از محدوده طراحی نیاز به ارزیابی خاصی از رشد اکسید و از دست دادن خواص مکانیکی دارد.
چقرمگی برودتیبر خلاف بسیاری از فولادها، تیتانیوم در دماهای پایین شکننده نمیشود، گریدهای نوع TA7 (Ti-5Al-2.5Sn) و نمرات + مانند Ti-6Al-4V ELI برای اجزای برودتی تا 200- درجه و پایینتر استفاده میشوند که برای کارخانه، فضا و تجهیزات ابررسانا LNG اهمیت دارد.
زیست سازگاری و رفتار غیر مغناطیسی-.فیلم غیرفعال همچنین توضیح میدهد که چرا تیتانیوم فلز پیشرو در کاشت است: بدن بدون واکنش قابل توجه آن را میپذیرد و توسط ASTM F67 (تجاری خالص) و ASTM F136 (Ti-6Al-4V ELI) پوشانده میشود. تیتانیوم غیر مغناطیسی است که مناسب محیط های MRI، ابزار دقیق و محفظه های الکترونیکی است.
واقعیت هزینههزینه هر کیلوگرم تیتانیوم بیشتر از فولاد ضد زنگ است - فرآیند کاهش کرول انرژی- فشرده است و به دلیل هدایت حرارتی کم و سخت شدن کار، ماشینکاری کند است. کیس مهندسی تیتانیوم بر اساس وزن صرفه جویی، عمر خوردگی، عملکرد دما یا زیست سازگاری ساخته شده است، نه با قیمت اول. بنابراین یک مقایسه منصفانه از هزینه چرخه عمر استفاده می کند: کمک هزینه خوردگی، فواصل نگهداری، جریمه وزن و زمان از کار افتادگی.
خانواده های درجه و آنچه هر یک برای آن است
تیتانیوم فرفورژه بر اساس ریزساختار به گریدهای تجاری خالص و سه خانواده آلیاژی دسته بندی می شود. نامگذاریهای چینی (TA، TC، TB تحت GB/T 3621) و درجههای ASTM هر دو در سطح بینالمللی رایج هستند، بنابراین جداول زیر هر دو را نشان میدهند.
تیتانیوم خالص تجاری - درجه 1-4 (TA1-TA3 زیر GB/T 3621)
تیتانیوم خالص تجاری (CP) فاقد عناصر آلیاژی عمدی است. تفاوت بین درجه 1-4 در سطح ناخالصی های بینابینی است - عمدتاً اکسیژن، به علاوه نیتروژن، کربن و آهن. با افزایش محتوای بینابینی، استحکام کششی و تسلیم افزایش می یابد در حالی که شکل پذیری و شکل پذیری جوش کاهش می یابد. مقاومت در برابر خوردگی به طور کلی در چهار درجه یکسان است زیرا همه آنها به یک فیلم اکسید متکی هستند.
درجه 2 (TA2)پرکاربردترین گرید CP است: استحکام، شکل پذیری، جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را برای مخازن شیمیایی، لوله کشی، سخت افزارهای دریایی و مبدل های حرارتی متعادل می کند.درجه 1 (TA1)نرمتر و انعطافپذیرتر است، برای قطعات کشیدهشده عمیق، آندها و ورقهای مبدل حرارتی ترجیح داده میشود.درجه 3 (TA3)ودرجه 4زمانی انتخاب میشوند که استحکام بالاتری بدون آلیاژ کردن - مخازن تحت فشار، بستها و سیمهای سرد- مورد نیاز باشد. درجه 4 همچنین در ابزارهای جراحی تحت ASTM F67 خدمت می کند. توجه داشته باشید که GB/T 3621 TA1-TA3 را برای درجه های 1-3 تعیین می کند. درجه 4 معمولاً به نام ASTM ارائه می شود.
| درجه | تعیین GB/T | استحکام کششی، حداقل (MPa) | قدرت تسلیم، حداقل (MPa) | ازدیاد طول، حداقل (%) | استفاده معمولی |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | TA1 | 240 | 170 | 24 | قطعات کشیده{0}عمیق، صفحات مبدل حرارتی، آندها |
| 2 | TA2 | 345 | 275 | 20 | کشتی های شیمیایی، لوله کشی، سخت افزار دریایی - رایج ترین |
| 3 | TA3 | 450 | 380 | 18 | مخازن تحت فشار، اجزای-با قدرت بالاتر |
| 4 | - (بدون معادل TA مستقیم؛ ارائه شده به ASTM) | 550 | 483 | 15 | بستها، ابزار جراحی، سیم سرد- |
و آلیاژهای نزدیک{0}}
آلیاژها یک ساختار -تک فاز را از دمای اتاق تا دمای سرویس نگه می دارند. آنها را نمی توان با عملیات حرارتی تقویت کرد. قدرت آنها از سخت شدن محلول جامد، عمدتاً با آلومینیوم و قلع ناشی می شود. استحکام دمای اتاق{3}} آنها کمتر از + و آلیاژها است، اما آنها این را ارائه می دهندبهترین مقاومت در برابر خزش تمام خانواده های تیتانیوم در 500-600 درجه، همراه با ساختار پایدار، مقاومت در برابر اکسیداسیون خوب، جوش پذیری خوب و چقرمگی دمای پایین-. مزایا- انعطاف پذیری کمتر و عملکرد ضعیف مهر زنی سرد است.
TA7 (Ti-5Al-2.5Sn)بهترین-درجه شناخته شده است: استحکام متوسط، پلاستیسیته آنیل شده کافی، قابلیت جوشکاری خوب، خدمات طولانی مدت تا حدود 500 درجه و چقرمگی برودتی تا حدود 233- درجه. سفرهای کوتاه بالای 500 درجه امکان پذیر است، اما پوسته پوسته شدن اکسیداسیون و شکنندگی اکسیژن باید برای وظیفه واقعی ارزیابی شود.نزدیک آلیاژهای-مقادیر کمی از عناصر تثبیت کننده (مولیبدن، نیوبیم، سیلیکون) را برای افزایش بیشتر قدرت خزش اضافه کنید. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo از محفظه موتور جت و مجرای اگزوز استفاده می کند، در حالی که Ti-3Al-2.5V (درجه 9) تیتانیوم استاندارد برای لوله های هیدرولیک و هوافضای جوش داده شده است.
+ آلیاژها
+ آلیاژها ساختار دو فازی دارند و رفتار خوردگی تیتانیوم را با استحکام قابل ملاحظهای بالاتر ترکیب میکنند. بیشتر آنها را می توان با درمان محلول و پیری تقویت کرد. آنها به خوبی آهنگری و جوش میشوند، به طور معقول ماشینکاری میکنند و چقرمگی دمایی پایین را به همراه مقاومت در برابر خوردگی تنش آب دریا و خوردگی استرس گرم-نمکی حفظ میکنند. نقطه ضعف آنها پایداری ریزساختاری کمتر از آلیاژها در دمای بالا پایدار است.
Ti-6Al-4V (TC4، درجه 5) پرکاربردترین آلیاژ تیتانیوم در جهان است.حداقل استحکام کششی آنیل شده 895 مگاپاسکال با تسلیم 828 مگاپاسکال (به ازای هر ASTM B265)، حدود 2.5 برابر استحکام درجه 2 در همان چگالی است. به قطعات ساختاری هواپیما، سخت افزارهای دریایی، تجهیزات شیمیایی، کالاهای ورزشی و در نوع ELI (درجه 23)، ایمپلنت های جراحی در ASTM F136 خدمات می دهد. نکته ساخت: Ti-6Al-4V به طور معمول گرم یا فوق پلاستیک تشکیل می شود. شکلدهی سرد به دلیل برگشت فنری و پنجره شکلپذیری باریک به تغییر شکلهای کوچک محدود میشود.
سایر نمرات + از همان منطق GB/T پیروی می کنند:TC1 (Ti-2Al-1.5Mn)وTC2 (Ti-4Al-1.5Mn)برای قطعات مهر شده، جوشکاری و آهنگری قالب زیر 400 درجه؛TC6 (Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si)برای قطعات ساختاری موتور هواپیما زیر حدود 450 درجه؛TC9برای قطعات بلند مدت- زیر 500 درجه ;TC10 (Ti-6Al-6V-2Sn)برای قطعات با قدرت-بالاتر زیر حدود 450 درجه .
و آلیاژهای نزدیک{0}}
آلیاژها ساختار مکعبی مرکز- را در دمای اتاق حفظ میکنند و میتوانند تابالاترین مقاومت های موجود در تیتانیوم- استحکام کششی قدیمی 1100-1250 مگاپاسکال - با سختی عمیق در مقاطع ضخیم و چقرمگی خوب. هزینه ها مقاومت در برابر خزش کمتر از آلیاژها (سرویس طولانی مدت معمولاً زیر 300-400 درجه)، چگالی بیشتر از عناصر آلیاژی سنگین و کنترل فرآیند سخت تر است.
نمرات نماینده:TB6 (Ti-10V-2Fe-3Al)برای فرود هواپیما-قطعات دنده و اتصالات-با استحکام بالا؛ Ti-15V{13}}3Cr-3Sn-3Al برای قطعات ورق فلزی و فنرها. Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr برای فنرها، بست ها و ابزارهای سوراخ. در شرایط تیمار شده با محلول، آلیاژها به آسانی تشکیل می شوند، که باعث می شود قطعات پیچیده ورق قبل از پیری عملی شوند.
کاربردهای معمولی: ارابه فرود، -بستهها و پیچها با استحکام بالا، فنرها، ابزارهای میدان نفتی، ابزار جراحی.
جدول انتخاب برنامه درجه-تا-
| خانواده | نمرات مثال (ASTM / GB) | مقاومت کششی معمولی (MPa) | شخصیت | برنامه های کاربردی معمولی | دمای خدمات طولانی مدت- |
|---|---|---|---|---|---|
| از نظر تجاری خالص | Gr1-4 / TA1-TA3 | 240-550 (دقیقه در هر ASTM B265) | مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری، جوش پذیری | کارخانه شیمیایی، دریایی، نمک زدایی، معماری، آند | ≈ 300-400 درجه |
| / نزدیک- | TA7 (Ti-5Al-2.5Sn)، Gr9 (Ti-3Al-2.5V)، Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | 620-900 (محدوده معمولی) | مقاومت در برابر خزش، قابل جوش، قابل درمان- حرارتی نیست | محفظههای موتور هوا، کانالکشی، لولههای هیدرولیک، مخازن برودتی | 500-600 درجه |
| + | Gr5 (Ti-6Al-4V، TC4)، TC6، Gr23 (ELI) | 895-1,100 | استحکام به علاوه چقرمگی، حرارت-قابل درمان | سازه هوافضا، ایمپلنت های پزشکی (F136)، دریایی، تجهیزات ورزشی | ≈ 400-450 درجه (Gr5) |
| / نزدیک- | TB6 (Ti-10V-2Fe-3Al)، Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al | 1100-1250 (سن، معمولی) | بالاترین استحکام، سختی عمیق | ارابه فرود،-بستهها با استحکام بالا، فنرها، ابزارهای فرود | ≈ 300-400 درجه |
فرآیند انتخاب عملی
برای یک جزء جدید، تصمیم را در پنج مرحله اجرا کنید نه اینکه ابتدا یک نمره آشنا را انتخاب کنید.
محیط را تعریف کنید.محیط (آب دریا، کلریدها، اسیدها، اکسید کننده یا کاهنده)، محدوده دما، فشار، بارگذاری سیکلی و هر جفت گالوانیکی را ثبت کنید. محیط تصمیم می گیرد که آیا تیتانیوم CP، یک گرید پالادیوم (Gr7/Gr11) یا یک گرید آلیاژی (Gr12) مورد نیاز است. دما تعیین می کند که آیا انتخاب از CP به آلیاژها حرکت می کند یا نزدیک{4}}.
تعیین اهداف مکانیکیاستحکام استاتیکی مورد نیاز، عمر خستگی، عمر خزش، چقرمگی شکست و بودجه وزن را بیان کنید. اهداف قدرت انتخاب را به سمت + یا آلیاژها سوق می دهند. اهداف خزشی آن را به سمت آلیاژها و نزدیک{2}} هل می دهند. هر زمان که نسبت استحکام به وزن تعیین کننده باشد، بودجه وزنی تیتانیوم را به فولاد ترجیح می دهد.
مسیر ساخت را بررسی کنید.طراحی عمیق و شکل گیری سرد سنگین به درجه 1 یا 2 می رسد. سازه های جوش داده شده به نفع CP و گریدها هستند. آهنگری و بست های ماشینکاری شده به نفع + یا درجه. تایید مسیر شکلدهی و جوشکاری زودهنگام، از درجهای که روی کاغذ قوی است اما ساختن آن دشوار است، جلوگیری میکند.
هزینه را صادقانه مقایسه کنیدمقایسه چرخه عمر با فولاد ضد زنگ (304/316L)، آلیاژهای ضد زنگ دوبلکس و، در صورت لزوم، آلیاژهای نیکل: قیمت مواد، نرخ ماشینکاری، میزان خوردگی، فاصله نگهداری، وزن{2}}هزینه عملیاتی مرتبط و ارزش ضایعات ایجاد کنید. تیتانیوم از نظر مقاومت در برابر کلرید، وزن و قابلیت دما - برنده میشود نه در قیمت اول.
مشخصات را قفل کنید.ترتیب را به صورت استاندارد + درجه + شرایط (بازپخت شده، محلول-درمان شده، محلول-درمان شده و قدیمی) + سطح سطح + سطح بازرسی بنویسید. به گواهی آزمایش آسیاب با نتایج آنالیز شیمیایی و آزمایش مکانیکی نیاز داشته باشید و در جایی که وظیفه ایجاب میکند، بازرسی فراصوت یا گردابی فعلی را مشخص کنید.
محدوده محصول ما
| دسته بندی | نام محصول | مشخصات رایج (در صورت درخواست موجود است) | برنامه های کاربردی کلیدی | |
|---|---|---|---|---|
| لوله تیتانیوم | لوله تیتانیوم بدون درز لوله تیتانیوم جوش داده شده |
ASTM B338 Gr1, Gr2, Gr5, Gr7, Gr9, Gr12 OD: 1mm - 300mm ضخامت دیوار: 0.5mm - 20mm استانداردها: ASTM، ASME، DIN، JIS |
مبدل های حرارتی، کندانسور، پردازش شیمیایی، هوافضا، دریایی، ایمپلنت های پزشکی | دریافت نمونه و ارزیابی رایگان |
| ورق/صفحه تیتانیوم | ورق تیتانیوم صفحه تیتانیوم |
ASTM B265 Gr1, Gr2, Gr5, Gr7, Gr9, Gr12 ضخامت: 0.1mm - 100mm عرض: تا 2000 میلی متر شرایط: نورد گرم، نورد سرد، آنیل شده |
کشتی های شیمیایی، مخازن تحت فشار، سازه های هوافضا، سخت افزارهای دریایی، پوشش های معماری، آندها | دریافت نمونه و ارزیابی رایگان |
| میله/میله تیتانیوم | میله گرد تیتانیوم میله شش گوش تیتانیوم نوار مربع تیتانیوم |
ASTM B348 Gr1, Gr2, Gr5, Gr7, Gr9, Gr12 قطر/بخش: 3 میلی متر - 300 میلی متر طول: طبق نیاز فرم ها: آهنگری، نورد شده، چرخانده و جلا داده شده |
اتصال دهنده ها، قطعات سوپاپ، شفت پمپ، ابزار جراحی، تجهیزات ورزشی، قطعات خودرو | دریافت نمونه و ارزیابی رایگان |
| سیم تیتانیوم | سیم سیم پیچ تیتانیوم سیم تیتانیوم مستقیم سیم جوش |
ASTM B863 Gr1، Gr2، Gr5، Gr7، Gr9، Gr12 قطر: 0.1mm - 10mm اشکال: آنیل شده، ترشی وزن قرقره: قابل تنظیم |
پرکننده جوش، چاپ سه بعدی (قوس سیمی)، فنر، مش، منگنه و بخیه های پزشکی، لوازم ماهیگیری | دریافت نمونه و ارزیابی رایگان |
| نوار تیتانیوم / فویل | نوار تیتانیوم (کویل) فویل تیتانیوم |
ASTM B265 Gr1, Gr2 ضخامت: 0.03mm - 2.0mm عرض: حداکثر 600 میلی متر سطح: روشن، مات، ترشی |
دم، واشر، سازه های لانه زنبوری، سپرهای حرارتی، قطعات ابزار دقیق، کلکتور جریان باتری | دریافت نمونه و ارزیابی رایگان |
کارخانه ما
کارخانه ما یک مرکز تولید اختصاصی مجهز به ماشین آلات مدرن برای پردازش تیتانیوم دارد. ما مجموعه کاملی از تجهیزات شامل پرس آهنگری، آسیاب های نورد سرد و گرم، خطوط لوله کشی و جوشکاری، ماشین های کشش میله و سیم و واحدهای تصفیه سطح داریم. این به ما این امکان را می دهد که فرآیند تولید را از مواد خام تا محصولات نهایی مانند ورق ها، صفحات، لوله ها، میله ها و سیم ها کنترل کنیم. کارگاه ما میتواند سفارشهای-حجمهای را انجام دهد و در عین حال کیفیت ثابتی را در طیف محصولات ما حفظ کند.
بسته بندی محصولات تیتانیوم
بسته بندی ما برای حداکثر امنیت و استانداردهای بین المللی طراحی شده است. ما از جعبه های چوبی مناسب برای صفحات و میله های سنگین، با بسته بندی داخلی ضد آب و مسدود کننده برای جلوگیری از حرکت استفاده می کنیم. لوله ها و کویل ها به طور ایمن در جعبه های چوبی با لبه های تقویت شده و درپوش های انتهایی محافظ بسته بندی می شوند. برای اقلام کوچکتر مانند سیم و نوار، از کارتنهای صادراتی استاندارد با پلاستیک داخلی و آببندی ضد رطوبت{3}}استفاده میکنیم. تمام بستهها به وضوح با جزئیات محصول، وزن و دستورالعملهای جابجایی برای اطمینان از ورود ایمن مشخص شدهاند. ما همچنین میتوانیم روشهای بستهبندی، مانند پالتسازی یا بهینهسازی کانتینر را بر اساس نیازهای حمل و نقل و مشتری سفارشی کنیم.
در مورد نیازهای پروژه خود بحث کنید
سوالات متداول
س: کدام درجه تیتانیوم بیشتر استفاده می شود؟
درجه 2 (TA2) پیش فرض برای سرویس خوردگی - کشتی های شیمیایی، لوله کشی و سخت افزار دریایی است. برای کاربردهای ساختاری که در آن استحکام مهم است، Ti-6Al-4V (درجه 5 / TC4) پرکاربردترین آلیاژ است.
س: آیا درجه 5 یک آلیاژ است؟
شماره Ti-6Al-4V (درجه 5 / TC4) یک آلیاژ + است. این ساختار دو فازی دارد، میتواند با عملیات محلول و پیری تقویت شود و بین آلیاژها (بهترین مقاومت در برابر خزش) و آلیاژها (بالاترین استحکام) قرار میگیرد.
س: اجزای تیتانیوم چقدر می توانند داغ شوند؟
نمرات خالص تجاری بلندمدت-تا حدود 300-400 درجه است. و آلیاژهای نزدیک به 500-600 درجه با بهترین مقاومت در برابر خزش در خانواده تیتانیوم گسترش می یابند. بالاتر از حدود 600 درجه، اکسیداسیون و شکنندگی اکسیژن غالب است. سفرهای کوتاه بالاتر از محدوده طراحی نیاز به ارزیابی اختصاصی دارد.
س: آیا تیتانیوم در برابر خوردگی آب دریا مقاومت می کند؟
بله فیلم خود ترمیم شونده TiO2 مقاومت عالی در آب دریا و کلریدها، از جمله ایمنی در برابر تنش کلرید-ترک خوردگی که میتواند بر فولادهای ضد زنگ تأثیر بگذارد، میدهد. برای عملکرد شکاف داغ و اسیدهای کاهنده، پالادیوم{4}}دارای درجه 7 یا درجه 11، یا آلیاژ درجه 12، گزینه های استاندارد هستند.
س: آیا تیتانیوم مغناطیسی است؟
خیر. تیتانیوم و آلیاژهای آن غیر مغناطیسی- هستند، که آنها را برای محیط های MRI، ابزار دقیق و محفظه های الکترونیکی مناسب می کند.
س: چرا تیتانیوم گرانتر از فولاد ضد زنگ است؟
تولید از انرژی{0}}روند کاهش فشرده کرول استفاده میکند و ماشینکاری به دلیل هدایت حرارتی کم و سخت شدن کار کند است. قیمت اول بالاتر زمانی توجیه می شود که وزن، عمر خوردگی، قابلیت دما یا زیست سازگاری هزینه چرخه عمر را کاهش دهد.
