Huippuluokan kentällä, kuten ilmailu-, lääketieteellisten implanttien ja huippuluokan kemikaalit, titaanimateriaalit ovat tulleet korvaamattomaksi valinta johtuen niiden erinomaisesta lujuus-paino-suhteesta ja korroosionkestävyydestä. Titaniumperheessä kuitenkin teollisuuspuhdas titaani TA1 (GR1) ja titaaniseos TC4 (ti -6 al -4 V, Gr5) on silmiinpistävästi erilaisia esityksiä kemiallisen koostumuksen, fysikaalisten ominaisuuksien ja käytännön sovellusten suhteen.
ASTM -standardien (TA1 (GR1) mukaisista koostumuseroista, joiden puhtaus on jopa 99,5% verrattuna TC4: een (GR5) 6% alumiinilla ja 4% vanadiumseoksella), merkittäviin mekaanisten ominaisuuksien eroihin (TC4 (GR5), jolla on vetolujuus, joka ylittää 900 MPA: n, kolme kertaa TA1: n (TA1: n) ja jakoon jako -tilaa. TA1 (GR1) Dominoivat kemialliset putkistot, kun taas TC4 (GR5) hallitsee lentokoneiden moottorissa) - Tämä "suorituskyvyn showdown" titaanimateriaalien alueella heijastaa materiaalitieteen ja tekniikan vaatimusten välistä syvää suuntausta.
Tämä artikkeli perustuu standardeihin, kuten ASTM B265/F1472, analysoidaan systemaattisesti näiden kahden keskeisen titaanimateriaalin väliset olennaiset erot mikrorakenteesta makro -sovellukseen, mikä auttaa sinua vastaamaan materiaalin valintaa projektivaatimuksilla.
1.
|
Elementti |
TA1(GR1) |
TC4 (GR5) |
|
Ti |
Suurempi tai yhtä suuri kuin 99,5% |
Saldo |
|
AL -AL |
- |
5.5-6.75% |
|
V |
- |
3.5-4.5% |
|
Fe (max) |
0.20% |
0.40% |
|
O (max) |
0.18% |
0.20% |
|
C (Max) |
0.08% |
0.08% |
|
N (max) |
0.03% |
0.05% |
|
H (max) |
0.015% |
0.015% |
TA1 (GR1) (Teollisuus puhdas titaani)
Pääkomponentit: Titanium (TI) -pitoisuus, joka on suurempi tai yhtä suuret kuin 99,5%, hivenaineilla (kuten rauta, hiili, happi, typpi jne.).
Ei muita seostavia elementtejä, lähellä puhdasta titaania.
Tc4 (gr5) (ti -6 al -4 v)
Pääkomponentit: Titanium (TI) pohjana, 6% alumiinia (AL) ja 4% vanadiinia (V).
Se on + kaksivaiheinen titaaniseos, jolla on parantunut suorituskyky seostamalla.
2.
|
Omaisuus |
TA1(GR1) |
TC4 (GR5) |
|
Tiheys (g/cm³) |
4.51 |
4.43 |
|
Sulamispiste (aste) |
Noin1668 |
Noin1600-1650 |
|
Lämpöjohtavuus (w/m · k) |
17 |
6.7 |
|
Sähkövastus (μω · m) |
0.42 |
1.7 (Seostavien elementtien vuoksi) |
|
Lämpölaajennuskerroin (10⁻⁶/ aste) |
8.6 |
8.9 |
Ero: TC4: llä (GR5) on alhaisempi lämmönjohtavuus ja korkeampi sähkövastus, joka johtuu seostamisesta, joka sopii korkean lämpötilan rakenteellisiin komponentteihin, mutta huonommalla lämmön hajoamisella.
3.
|
Omaisuus |
TA1(GR1) |
TC4 (GR5) |
|
Vetolujuus (MPA) |
240-550 |
895-930 (min) |
|
Saantolujuus (MPA) |
170-485 |
825 (min) _ |
|
Pitkitys (%) |
24(min) _ |
10(min) _ |
|
Kovuus (HV) |
Alempi (noin 120 HV) |
Korkeampi (noin 330 HV) |
|
Joustava moduuli (GPA) |
102 |
110-114 |
Ero: TC4: llä (GR5) on lujuus 2-3 kertaa TA1: n (GR1) vahvuus, mutta pienemmällä plastisuudella (alhaisempi pidentyminen).
TC4: llä (GR5) on parempi väsymyslujuus ja hiipimiskestävyys (sopii dynaamisiin kuormituksiin).
4.Corrosion -vastus
Yleiset kohdat: Molemmat läpäisevät ASTM B 861/b 862 korroosiotestit ja suoritetaan hyvin meriveden ja kloridiympäristöissä.
Erot:
TA1 (GR1): Hieman parempi happojen (kuten suolahapon) vähentämisessä kuin TC4 (GR5) (johtuen AL/V -segregaation riskistä).
TC4 (GR5): Voi muodostaa suojakalvon, joka johtuu AL-elementista korkean lämpötilan hapettumisympäristöissä, mutta sillä on hiukan suurempi stressikorroosioherkkyys.
5.
|
Käsitellä |
TA1(GR1) |
TC4 (GR5) |
|
Kylmästö |
Erinomainen (ASTM B381 sallii syvän piirtämisen) |
Vaatii hehkuttamisen (muuten alttiita halkeiluun) |
|
Kuuma työ |
Ei vaadittu |
Vaatii vaiheen siirtymälämpötilan (~ 955 astetta) |
|
Hitsaus |
Erinomainen (TIG/laserhitsaus, ASTM B 862) |
Hyvä (vaatii suojakaasua hapettumisen estämiseksi) |
|
Konettavuus |
Tpääte pysyä terässä |
Pahempaa (vaatii erityisiä työkaluja) |
6.
|
Ala |
TA1(GR1) |
TC4 (GR5) |
|
Ilmailu- |
Ei-kuormittavia komponentteja (kuten putket) |
Moottorin terät, laskuteline (AMS 4928/4930) |
|
Kemianteollisuus |
Lämmönvaihtimet, reaktorit (ASTM SB338) |
Korkeapaineventtiilit, pumppukappaleet |
|
Lääketieteellinen |
Luulevyt, ruuvit (ASTM F67) |
Keinotekoiset nivelet, hammasimplantit (ASTM F136) |
|
Meren |
Meriveden putket (ASTM SB338) |
Sukellusveneen paineen runko (MIL-DTL -46077) |
|
Siviili- |
Rakennussoriste, golfkerhopäät |
Kilpailun yhdistämistangot, huippuluokan polkupyöräkehykset |
7. kustannukset
TA1 (GR1): alhaisempi hinta (kalliiden seostavien elementtien puuttumisen vuoksi).
TC4 (GR5): Korkeammat kustannukset (sisältää alumiinia ja vanadiinia, ja siinä on monimutkainen käsittelymenettely).
Nämä kaksi täydentävät toisiaan kattaen perusteollisuuden vaatimukset huipputeknologialle kaikissa skenaarioissa.
