Beth yw'r gwahaniaeth rhwng titaniwm pur ac aloi titaniwm GR5?

Graddau titaniwm a ddefnyddir yn gyffredin

GR1 (Gradd 2) titaniwm pur diwydiannol

GR2 (Gradd 3) titaniwm pur diwydiannol

GR7 (Gradd 11) Ti-0.2Pd

GR10 (Gradd 12) Ti-0.3Mo-0.8Ni

GR5 (AB-1}) Ti-6Al-4}V

Rhennir titaniwm pur diwydiannol yn dri gradd: GR1, GR2 a GR3 yn ôl ei gynnwys amhuredd. Mae elfennau amhuredd interstitial y tri math hyn o ditaniwm pur diwydiannol yn cynyddu'n raddol, felly mae eu cryfder mecanyddol a'u caledwch hefyd yn cynyddu'n raddol, ond mae'r plastigrwydd a'r caledwch yn lleihau yn unol â hynny.

Y titaniwm pur ddiwydiannol a ddefnyddir yn gyffredin mewn diwydiant yw GR2 oherwydd ei wrthwynebiad cyrydiad cymedrol a'i briodweddau mecanyddol cynhwysfawr. Gellir defnyddio GR3 pan fo angen ymwrthedd gwisgo uwch a gofynion cryfder. Gellir defnyddio GR1 pan fo angen gwell perfformiad mowldio.

Mae GR1, GR2 a GR3 yn y safon genedlaethol yn cyfateb i Gr0, Gr1 a Gr2 yn y UNS.

Mae gan GR1 a GR2 wydnwch tymheredd isel da a chryfder tymheredd isel uchel pan fo'r cynnwys haearn ω yn 0.095%, y cynnwys ocsigen ω yw 0.{{10} } 8%, y cynnwys hydrogen ω yw 0.0009%, a'r cynnwys nitrogen ω yw 0.0062%, a gellir ei ddefnyddio fel deunyddiau strwythurol tymheredd isel o dan -253 gradd.

Y gwahaniaeth rhwng GR1 a GR2 yw bod gan yr olaf gynnwys haearn ac ocsigen uwch, felly mae cryfder GR2 yn uwch na GR1.

Mae GR5 yn cynrychioli'r rhan fwyaf o aloion titaniwm tymheredd isel. Bydd ei gryfder yn cynyddu wrth i'r tymheredd ostwng, ond ni fydd ei blastigrwydd yn newid llawer. Mae'n cynnal hydwythedd a chaledwch da ar dymheredd isel o -196-253 gradd, gan osgoi breuder oer metel, sy'n ei wneud yn ddeunydd delfrydol ar gyfer cynwysyddion cryogenig, blychau storio ac offer arall.

Mae yna lawer o frandiau ac amrywiaethau o aloion titaniwm, mwy na 100 o fathau. Mae 40-50 math ar gael mewn diwydiant, a dim ond dwsin sy'n cael eu defnyddio amlaf. Mae'r rhain yn cynnwys titaniwm pur diwydiannol amrywiol ac aloion titaniwm dethol o wahanol chwaeth, megis Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, Ti{{7} }AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL- 2Sn-4Zr-2Mo , Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8AL-1Mo{-1V, Ti{{ 24}}V-11Cr-3AL, Ti-15V—3Cr-3AL-Sn a Ti-10V-2Fe{-2Fe{{ 33}}AL a Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, ac ati. Fodd bynnag, ar gyfer y rhan fwyaf o wledydd, y ddau aloi pwysig cyntaf (Ti-6 Al-4V; Ti-5Al{-2.5Sn) yw'r rhai mwyaf nodweddiadol ac a gydnabyddir gan wledydd ledled y byd.

Yn gyffredinol, enwir aloion titaniwm yn ôl eu strwythurau, sef aloion titaniwm (gan gynnwys aloion ger titaniwm), aloion titaniwm a (+) aloion titaniwm. Mewn safonau cenedlaethol Tsieineaidd, defnyddir TA, TB, a TC fel rhagddodiaid i gynrychioli'r math o aloi titaniwm, ac yna rhif i gynrychioli'r rhif cyfresol aloi. Er enghraifft, mae TA yn cynrychioli aloi titaniwm alffa, aloi titaniwm GR6 yw aloi Ti5Al-2.5Sn; Mae TB yn cynrychioli beta titaniwm. Aloi, TB2 yw Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al aloi; Mae TC yn cynrychioli + aloi, fel aloi titaniwm GR5 yw aloi Ti-6Al-4V.

Mae aloion titaniwm alffa yn cynnwys elfennau sefydlog alffa yn bennaf. Mewn cyflwr sefydlog ar dymheredd ystafell, maent yn y bôn yn aloion titaniwm cyfnod alffa, megis titaniwm pur diwydiannol (GR1, GR2, GR3, GR4) a GR6 (Ti-5Al-5Sn). Defnyddir aloion titaniwm alffa yn bennaf yn y diwydiannau cemegol, petrocemegol a phrosesu. Yn y diwydiannau hyn, y brif ystyriaeth yw ymwrthedd cyrydiad a phrosesadwyedd yr aloi. Mae'n well gan ditaniwm pur diwydiannol (TA0-GR3 pedwar math), GR7 aloi titaniwm sy'n cynnwys palladium (aloi titaniwm-palladiwm GR7) ac aloion sy'n cynnwys symiau bach o folybdenwm a nicel (aloi titaniwm-molybdenwm-nicel GR10).

Ger aloi titaniwm, mae swm bach o elfennau sefydlogi yn cael eu hychwanegu at y math hwn o aloi titaniwm. Mewn cyflwr sefydlog ar dymheredd ystafell, mae'r strwythur anelio yn cynnwys ychydig bach o gyfansoddion cam neu rhyngfetelaidd, yn gyffredinol dim mwy na 10%, megis GR11 (Ti-8Al-1Mo-1). V ), sef aloi titaniwm a ddatblygwyd yn yr Unol Daleithiau i'w ddefnyddio ar dymheredd uchel, ond gall cynnwys alwminiwm uchel achosi problemau cyrydiad straen halen thermol; Mae GR15 (Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr) yn aloi BT20 a ddatblygwyd yn Rwsia. Mae aloi titaniwm GR11 yn aloi tebyg i aloi titaniwm GR15. Mae'r olaf yn lleihau'r cynnwys alwminiwm ac yn cynyddu zirconium, gan gynnal ymwrthedd gwres a gwella cyrydiad straen effaith halen poeth. + Mae aloi cyfansawdd GR13 (Ti-2.5CU) yn aloi IMI230 a ddatblygwyd yn y DU.

+ Mae aloi titaniwm yn cynnwys elfennau mwy sefydlog ac mae'n aloi titaniwm sy'n cynnwys cyflwr sefydlog ar dymheredd ystafell ac yn ei gamau mewn cyflwr sefydlog. cynnwys yn gyffredinol 10%-50%. + mae gan aloi titaniwm gryfder canolig a gellir ei gryfhau trwy driniaeth wres, ond mae ei berfformiad weldio yn wael. Yn dibynnu ar y cyfwerth molybdenwm, gellir rhannu'r math hwn o aloi yn fathau martensitig a throsiannol. Yn eu plith, datblygwyd yr aloi nodweddiadol Ti-6Al{-4V gan y Water City Arsenal yn yr Unol Daleithiau ym 1954. Fe'i defnyddir yn eang yn y diwydiant awyrofod. Mae'r cynnyrch aloi hwn yn cyfrif am 55%-65% o gynhyrchu aloi titaniwm a gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu cynhyrchion awyrofod mawr amrywiol. Mae gan forgings a rhannau, Ti-6Al-4V aloi briodweddau cynhwysfawr rhagorol, dyma'r un yr ymchwiliwyd iddo fwyaf dwys, fe'i defnyddiwyd am yr amser hiraf, ac mae ganddo'r ystod ehangaf o gymwysiadau. Felly, mae'r aloi wedi cynnal bywiogrwydd cryf ers ei eni hanner canrif yn ôl. Y brand Tsieineaidd yw GR5, is-adran Timet y American Titanium Metal Company yw Ti-6Al-4V, yr American Active Metal Company yw RMI6Al4V, y British Titanium Company yw IMI318, Rwsia yw BT6, Sumitomo o Japan yw ST-Al40, a Ffrainc yw TA6V. Yr Almaen yw LT31.

Mynegir ychwanegu elfennau at aloion titaniwm gan yr hyn sy'n cyfateb i folybdenwm [Mo1]ep a chyfwerth alwminiwm [Al]ep: ac aloi ger-titaniwm [Mo1]ep yw 12-13, [Al]ep yw 5-8; +titaniwm Alloy [Mo1] ep yn 5-12, [Al] ep yn 6-30; aloi titaniwm (aloi metastable) [Mo1] ep yw 12-25, [Al] ep yw 5-8. Mae'n fwy addas i ddylunwyr ddosbarthu yn ôl dwyster, y gellir ei rannu'n ddwysedd isel, dwyster arferol, dwyster canolig, dwyster uchel a dwyster mwyaf.

⑴ titaniwm pur diwydiannol

Mae titaniwm pur diwydiannol yn ditaniwm metelaidd trwchus gyda chynnwys titaniwm o ddim llai na 99% ac sy'n cynnwys ychydig bach o haearn, ocsigen, carbon, nitrogen, hydrogen ac amhureddau eraill. Yr amhureddau sy'n cael yr effaith fwyaf amlwg ar briodweddau mecanyddol titaniwm pur yw ocsigen, nitrogen a haearn, yn enwedig ocsigen. Mae'r adwaith rhwng hydrogen a thitaniwm yn gildroadwy. Prif effaith hydrogen ar berfformiad titaniwm yw "embrittlement hydrogen". Fel arfer nodir na ddylai'r cynnwys hydrogen fod yn fwy na 0.03%-0.05% hydrogen. Er bod gan ditaniwm pur diwydiannol dellten hecsagonol ( ) llawn dop ar dymheredd ystafell, mae ei gymhareb echelinol yn fach (tua =1.587) ac mae ganddo brosesadwyedd da. Mae gan ditaniwm pur nodweddion ffurfadwyedd a weldio da ac nid yw'n sensitif i driniaeth wres.

Mae titaniwm pur diwydiannol wedi'i gynnwys yn y safon ryngwladol ISO5832-2-1999 fel deunydd metel ar gyfer mewnblaniadau llawfeddygol. Dylai fod gan ddeunyddiau sy'n bodloni'r mewnblaniadau hirdymor y gofynion sylfaenol canlynol: ymwrthedd cyrydiad, biocompatibility, cryfder tynnol uwch, ymwrthedd blinder ac mae ganddo wydnwch da, offer sgraffiniol elastig, ymwrthedd gwisgo a phris boddhaol.

⑵ Aloi titaniwm sy'n gwrthsefyll cyrydiad

Mae aloion titaniwm sy'n gwrthsefyll cyrydiad yn addas i'w defnyddio mewn cyfryngau cyrydol iawn, yn bennaf aloion cryfder isel. Mewn meysydd nad ydynt yn awyrofod, defnyddir y fantais o ymwrthedd cyrydiad da yn bennaf. Mae aloion titaniwm sy'n gwrthsefyll cyrydiad yn gwella ymwrthedd cyrydiad titaniwm pur diwydiannol mewn cyfryngau lleihau (fel asid hydroclorig, asid sylffwrig, asid ffosfforig, asid oxalig ac asid fformig). Ar hyn o bryd, mae molybdenwm titaniwm aeddfed, palladium titaniwm, nicel molybdenwm titaniwm, nicel titaniwm, tantalwm titaniwm, ac ati aloi.

Aloi titaniwm-molybdenwm oedd y cynharaf a astudiwyd (yn 1952). Mae ganddo ymwrthedd cyrydiad rhagorol wrth leihau asid hydroclorig. Mae aloi Ti-30Mo yn gallu gwrthsefyll berwi 5% asid carbonig, berwi 5% asid sylffwrig, berwi 10% asid ffosfforig, berwi Mewn 10% asid asetig a berwi 50% asid fformig, yr uchafswm cyffredinol cyfradd cyrydiad yw 0.0254-0.0508mm/a. Mae cyfradd cyrydiad titaniwm pur mewn hydoddiant asid sylffwrig 10% ar 93.3 gradd yn cyrraedd 38.1-50.8mm/a; Ti-30Mo aloi mewn ymwrthedd cyrydiad mewn cyfryngau ocsideiddio yn wael. Oherwydd ychwanegu aloi molybdenwm-hafniwm dwysedd uchel, bydd y mwyndoddi, prosesu a weldio yn dod â thrychinebau aer penodol. O aloion titaniwm-molybdenwm, mae aloion titaniwm sy'n gwrthsefyll cyrydiad fel titaniwm-molybdenwm-niobium, titaniwm-molybdenwm-zirconium, a thitaniwm-molybdenwm-palladiwm yn deillio.

Mae gan aloi titaniwm-palladium GR7 ymwrthedd cyrydiad rhagorol mewn cyfryngau ocsideiddio. Mae ganddo hefyd wrthwynebiad cyrydiad penodol i leihau cyfryngau, a gall wella'n arbennig ei wrthwynebiad i gyrydiad agennau mewn cyfryngau â chrynodiad ïon clorid uchel. Mae aloi titaniwm GR7 yn cynnwys 0.2% palladium. Mewn asid sylffwrig berwedig 5%, gall aloi titaniwm-palladium GR7 leihau'r gyfradd cyrydu o 48.26mm/a (titaniwm pur diwydiannol) i 0.508mm/a, a chynyddu'r ymwrthedd cyrydiad tua 95 gwaith. Mae gan yr aloi eiddo prosesu, ffurfio a weldio da, ond mae'n cynnwys y palladium metel gwerthfawr ac mae'n gostus.

Aloi titaniwm beta. Mae'r math hwn o aloi titaniwm yn cynnwys digon o elfennau beta sefydlog. Ar gyfradd oeri briodol, mae strwythur tymheredd yr ystafell i gyd yn gam beta. Fel arfer gellir ei rannu'n aloi titaniwm beta y gellir ei drin â gwres (aloi titaniwm beta-sefydlog) a thitaniwm beta sefydlog. aloi. Mae gan aloi titaniwm beta y gellir ei drin â gwres blastigrwydd proses da iawn o dan amodau diffodd, gall gael ei ffurfio'n oer yn blatiau, a gall gael cryfder tynnol tymheredd ystafell o hyd at 1300-1400MPa trwy driniaeth heneiddio.

Cyfansoddiad enwol GR10 aloi titaniwm-molybdenwm-nicel yw Ti-0.3Mo-0.8Ni. Mae'n aloi Ti a ymchwiliwyd ac a ddatblygwyd gan yr Unol Daleithiau yn y canol-1970. Mae'n aloi titaniwm sy'n gallu gwrthsefyll cyrydiad agennau. Cryfder tynnol yr aloi ar 300 gradd Mae ddwywaith mor uchel â thitaniwm pur, ac mae ei wrthwynebiad cyrydiad i leihau cyfryngau wedi'i wella'n sylweddol. Nid yw cyrydiad hollt yn digwydd mewn clorid ar 150-200 gradd .

Gall tymheredd defnyddio aloi titaniwm-nicel (Ti-2Ni) mewn offer dihalwyno tymheredd uchel gyrraedd tua 200 gradd.

Mae aloi titaniwm-tantalwm (Ti-5Ta) yn aloi titaniwm math sy'n gwrthsefyll cyrydiad asid nitrig a gynhyrchir gan Rwsia o dan y brand aloi 4204 a Kobe Steel Japan o dan frand KS50Ta. Mae gan yr aloi berfformiad proses a pherfformiad weldio da, ac mae'r gyfradd cyrydiad mewn asid nitrig sy'n llifo ar 100-200 gradd yn llai na 0.1mm/a. Fe'i cymhwyswyd mewn offer adfer asid nitrig a phrosesau ailbrosesu tanwydd niwclear.

⑶ Aloi titaniwm strwythurol

Defnyddir aloion titaniwm cryfder isel a ddosbarthwyd yn ôl cryfder yn bennaf mewn amgylcheddau sy'n gwrthsefyll cyrydiad, tra bod aloion titaniwm eraill yn cael eu defnyddio mewn rhannau strwythurol, a elwir yn aloion titaniwm strwythurol. Aloi titaniwm cryfder cyffredin (tua 500MPa), yn bennaf gan gynnwys titaniwm pur diwydiannol, Ti-2Al-1.5Mn (TC1), a Ti-3Al-2.5V (GR18) ), wedi cael eu defnyddio'n eang. Oherwydd ei briodweddau prosesu a ffurfadwyedd da a'i weldadwyedd, defnyddir yr aloi i wneud gwahanol rannau plât hedfan a phibellau hydrolig, yn ogystal â chynhyrchion sifil beic. Aloi nodweddiadol aloi titaniwm cryfder canolig (tua 900MPa) yw Ti-6Al-4V (GR5), a ddefnyddir yn helaeth yn y diwydiant aloi titaniwm awyrofod. Mae gan aloi titaniwm cryfder uchel plât gryfder tynnol tymheredd ystafell o fwy na 1100MPa. Mae'n cynnwys aloi bron-titaniwm ac aloi metasad -titaniwm. Fe'i defnyddir yn bennaf i ddisodli dur strwythurol cryfder uchel a ddefnyddir yn gyffredin mewn strwythurau awyrennau. Ei aloion nodweddiadol yw Ti-13V- 11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn a Ti-10V-2Fe-3Al aloion, ac ati.

4. aloi titaniwm sy'n gallu gwrthsefyll gwres

Mae aloi titaniwm sy'n gwrthsefyll gwres yn aloi titaniwm sy'n addas ar gyfer gweithrediad hirdymor ar dymheredd uwch. Mae ganddo gryfder sydyn a gwydn uchel dros yr ystod tymheredd gweithredu cyfan. Mae ganddo sefydlogrwydd thermol da, ymwrthedd creep a phlastigrwydd ar dymheredd ystafell, ac mae ganddo ymwrthedd blinder da ar dymheredd uchel. Fe'i defnyddir yn bennaf i gynhyrchu disgiau, llafnau, casinau cymeriant aer a chydrannau awyrennau mewn cywasgwyr. Mae aloion titaniwm sy'n gallu gwrthsefyll gwres wedi'u cryfhau hydoddiant solet + math a ger aloion titaniwm math. + Mae aloion titaniwm gwrthsefyll gwres math a all weithio am amser hir o dan 500 gradd yn cynnwys mwy o elfennau sefydlogi, ac mae'r cyfwerth alwminiwm yn uwch na 6. Trwy ychwanegu elfennau sefydlogi beta priodol, mae'r aloi nid yn unig yn dangos cryfder sydyn uchel ar dymheredd uchel, ond mae ganddo ddigon o blastigrwydd hefyd. Mae aloion nodweddiadol yn cynnwys GR5 (Ti-6Al{-4V), TC6 (Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5 Fe -0.3Si) a TC11 (Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si). -mae aloion titaniwm sy'n gallu gwrthsefyll gwres sy'n gweithio am amser hir o dan 500 gradd yn cynnwys ychydig bach o elfennau sefydlogi. Mae'r cyfwerth alwminiwm bron i gyd yn uwch na 7, ac mae gan yr aloi fwy o gam yn y cyflwr ecwilibriwm, felly mae gan yr aloion hyn ymwrthedd ymgripiad uwch a gwell ymwrthedd blinder a chaledwch torri asgwrn uwchlaw 500 gradd. Oherwydd bod gan yr aloi bron-fath y priodweddau cynhwysfawr rhagorol hyn, mae wedi dod yn brif system aloion sy'n gwrthsefyll gwres. Yr aloion nodweddiadol yw Ti-8Al-1Mo-1V (US Ti-811), Ti6Al-2Zr-1Mo-1 V (Rwsia BT20), Ti{-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (US Ti-6242) a Ti-5.5Al { {54}}.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si (UK IMI-829).

5. aloi titaniwm tymheredd isel

Mae aloion titaniwm tymheredd isel a + aloion titaniwm yn addas i'w defnyddio ar dymheredd isel. Mae'r math hwn o aloi yn cynyddu wrth i'r tymheredd ostwng, ac anaml y mae ei wydnwch yn gostwng wrth i'r tymheredd ostwng, felly gellir ei ddefnyddio fel rhannau strwythurol tymheredd isel. Tuedd datblygu aloion titaniwm tymheredd isel yw lleihau'r cynnwys ocsigen o 0.2% (gradd arferol) i 0.12% i ffurfio aloi titaniwm gradd bwlch isel iawn (ELI). Gellir ei ddefnyddio ar dymheredd isel iawn (<77K). Typical alloys are Ti-5Al-2.5Sn (ELI). Ti-5Al-2.5Sn (ELI is the US military standard MIL-9047) developed in the United States in the early 1960s. China successfully copied the alloy in the late 1970s and called it GR6 titanium alloy, Ti-5Al-2.5Sn (ELI) alloy. Especially suitable for liquid fuel storage containers operating at low temperatures of -255°C. There are many brands and varieties of titanium alloys, more than 100 types. There are 40-50 types available in industry, and only a dozen are most commonly used. These include various industrial pure titanium and selected titanium alloys of different tastes, such as Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, Ti-2AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL- 2Sn-4Zr-2Mo, Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8AL-1Mo-1V, Ti-13V-11Cr-3AL, Ti-15V—3Cr-3AL-Sn and Ti-10V-2Fe-3AL and Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, etc. However, for most countries, the first two important alloys (Ti-6Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn) are the most typical and recognized by countries around the world.