Apakah perbezaan antara titanium tulen dan aloi titanium GR5?

Gred titanium yang biasa digunakan

GR1 (Gred2) titanium tulen perindustrian

GR2 (Gred3) titanium tulen perindustrian

GR7 (Gred11) Ti-0.2Pd

GR10 (Gred12) Ti-0.3Bulan-0.8Ni

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

Titanium tulen industri dibahagikan kepada tiga gred: GR1, GR2 dan GR3 mengikut kandungan kekotorannya. Unsur-unsur kekotoran celahan bagi ketiga-tiga jenis titanium tulen industri ini secara beransur-ansur meningkat, jadi kekuatan mekanikal dan kekerasannya juga meningkat secara beransur-ansur, tetapi keplastikan dan keliatan berkurangan dengan sewajarnya.

Titanium tulen industri yang biasa digunakan dalam industri ialah GR2 kerana rintangan kakisan yang sederhana dan sifat mekanikal yang komprehensif. GR3 boleh digunakan apabila rintangan haus yang lebih tinggi dan keperluan kekuatan diperlukan. GR1 boleh digunakan apabila prestasi pengacuan yang lebih baik diperlukan.

GR1, GR2 dan GR3 dalam piawaian kebangsaan sepadan dengan Gr0, Gr1 dan Gr2 dalam UNS.

GR1 dan GR2 mempunyai keliatan suhu rendah yang baik dan kekuatan suhu rendah yang tinggi apabila kandungan besi ω ialah 0.095%, kandungan oksigen ω ialah 0.{{10} }8%, kandungan hidrogen ω ialah 0.0009%, dan kandungan nitrogen ω ialah 0.0062%, dan boleh digunakan sebagai bahan struktur suhu Rendah di bawah -253 darjah .

Perbezaan antara GR1 dan GR2 ialah yang kedua mempunyai kandungan besi dan oksigen yang lebih tinggi, jadi kekuatan GR2 lebih tinggi daripada GR1.

GR5 mewakili kebanyakan aloi titanium suhu rendah. Kekuatannya akan meningkat apabila suhu berkurangan, tetapi keplastikannya tidak akan banyak berubah. Ia mengekalkan kemuluran dan keliatan yang baik pada suhu rendah -196-253 darjah, mengelakkan kerapuhan sejuk logam, yang menjadikannya bahan ideal untuk bekas kriogenik, kotak penyimpanan dan peralatan lain.

Terdapat banyak jenama dan jenis aloi titanium, lebih daripada 100 jenis. Terdapat 40-50 jenis tersedia dalam industri dan hanya sedozen yang paling biasa digunakan. Ini termasuk pelbagai titanium tulen industri dan aloi titanium terpilih yang berbeza rasa, seperti 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 dan Ti-10V-2Fe{{ 33}}AL dan Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, dsb. Walau bagaimanapun, bagi kebanyakan negara, dua aloi penting pertama (Ti-6 Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn) adalah yang paling tipikal dan diiktiraf oleh negara di seluruh dunia.

Aloi titanium secara amnya dinamakan mengikut strukturnya, iaitu aloi titanium (termasuk aloi titanium berhampiran), aloi titanium dan ( + ) aloi titanium. Dalam piawaian kebangsaan China, TA, TB dan TC digunakan sebagai awalan untuk mewakili jenis aloi titanium, diikuti dengan nombor untuk mewakili nombor siri aloi. Contohnya, TA mewakili aloi alpha titanium, aloi titanium GR6 ialah aloi Ti5Al-2.5Sn; TB mewakili beta titanium. Aloi, TB2 ialah aloi Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al; TC mewakili + aloi, seperti aloi titanium GR5 ialah aloi Ti-6Al-4V.

Aloi titanium alfa terutamanya mengandungi unsur alfa stabil. Dalam keadaan stabil pada suhu bilik, ia pada asasnya adalah aloi titanium fasa alfa, seperti titanium tulen industri (GR1, GR2, GR3, GR4) dan GR6 (Ti-5Al-5Sn). Aloi titanium alfa digunakan terutamanya dalam industri kimia, petrokimia dan pemprosesan. Dalam industri ini, pertimbangan utama ialah rintangan kakisan dan kebolehprosesan aloi. Titanium tulen industri (TA0-GR3 empat jenis), aloi mengandungi paladium GR7 titanium (aloi titanium-palladium GR7) dan aloi yang mengandungi sejumlah kecil molibdenum dan nikel (aloi titanium-molibdenum-nikel GR10) diutamakan.

Berhampiran aloi titanium, sejumlah kecil unsur penstabil ditambah kepada aloi titanium jenis ini. Dalam keadaan stabil pada suhu bilik, struktur sepuhlindap mengandungi sejumlah kecil fasa atau sebatian antara logam, biasanya tidak melebihi 10%, seperti GR11 (Ti-8Al-1Mo-1 V ), iaitu aloi titanium yang dibangunkan di Amerika Syarikat untuk digunakan pada suhu tinggi, tetapi kandungan aluminium yang tinggi boleh menyebabkan masalah kakisan tekanan garam haba; GR15 (Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr) ialah aloi BT20 yang dibangunkan di Rusia. Aloi titanium GR11 ialah aloi serupa dengan aloi titanium GR15. Yang terakhir mengurangkan kandungan aluminium dan meningkatkan zirkonium, dengan itu mengekalkan rintangan haba dan meningkatkan kakisan tekanan kesan garam panas. + aloi kompaun GR13 (Ti-2.5CU) ialah aloi IMI230 yang dibangunkan di UK.

+ aloi titanium mengandungi lebih banyak unsur penstabil dan merupakan aloi titanium yang terdiri daripada dan fasa dalam keadaan stabil pada suhu bilik. kandungan biasanya 10%-50%. + aloi titanium mempunyai kekuatan sederhana dan boleh dikuatkan dengan rawatan haba, tetapi prestasi kimpalannya adalah lemah. Bergantung pada setara molibdenum, aloi jenis ini boleh dibahagikan kepada jenis martensitik dan peralihan. Antaranya, aloi tipikal Ti-6Al-4V telah dibangunkan oleh Water City Arsenal di Amerika Syarikat pada tahun 1954. Ia digunakan secara meluas dalam industri aeroangkasa. Produk aloi ini menyumbang 55%-65% daripada pengeluaran aloi titanium dan boleh digunakan untuk menghasilkan pelbagai produk aeroangkasa bersaiz besar. Penempaan dan bahagian, aloi Ti-6Al-4V mempunyai sifat komprehensif yang sangat baik, adalah yang paling intensif dikaji, telah digunakan untuk masa yang paling lama dan mempunyai julat aplikasi yang paling luas. Oleh itu, aloi telah mengekalkan daya hidup yang kuat sejak kelahirannya setengah abad yang lalu. Jenama Cina ialah GR5, bahagian Timet bagi Syarikat Titanium Metal Amerika ialah Ti-6Al-4V, Syarikat Logam Aktif Amerika ialah RMI6Al4V, Syarikat Titanium British ialah IMI318, Rusia ialah BT6, Sumitomo Jepun ialah ST-Al40, dan Perancis ialah TA6V. Jerman ialah LT31.

Menambah unsur kepada aloi titanium dinyatakan oleh setara molibdenum [Mo1]ep dan setara aluminium [Al]ep: dan aloi hampir titanium [Mo1]ep ialah 12-13, [Al]ep ialah 5-8; + aloi titanium [Mo1] ep ialah 5-12, [Al] ep ialah 6-30; aloi titanium (aloi metastabil) [Mo1] ep ialah 12-25, [Al] ep ialah 5-8. Ia lebih sesuai untuk pereka bentuk untuk mengklasifikasikan mengikut intensiti, yang boleh dibahagikan kepada intensiti rendah, intensiti biasa, intensiti sederhana, intensiti tinggi dan intensiti maksimum.

⑴Titanium tulen industri

Titanium tulen industri ialah titanium logam padat dengan kandungan titanium tidak kurang daripada 99% dan mengandungi sejumlah kecil besi, oksigen, karbon, nitrogen, hidrogen dan kekotoran lain. Kekotoran yang mempunyai kesan yang paling jelas terhadap sifat mekanikal titanium tulen ialah oksigen, nitrogen dan besi, terutamanya oksigen. Tindak balas antara hidrogen dan titanium boleh diterbalikkan. Kesan utama hidrogen ke atas prestasi titanium ialah "pembalasan hidrogen". Ia biasanya ditetapkan bahawa kandungan hidrogen tidak boleh melebihi 0.03%-0.05% hidrogen. Walaupun titanium tulen industri mempunyai kekisi heksagon padat rapat ( ) pada suhu bilik, nisbah paksinya kecil (c/a=1.587) dan mempunyai kebolehprosesan yang baik. Titanium tulen mempunyai sifat boleh bentuk dan kimpalan yang baik dan tidak sensitif terhadap rawatan haba.

Titanium tulen industri telah dimasukkan dalam standard antarabangsa ISO5832-2-1999 sebagai bahan logam untuk implan pembedahan. Bahan yang memenuhi implan jangka panjang harus mempunyai keperluan asas berikut: rintangan kakisan, biokompatibiliti, kekuatan tegangan unggul, rintangan keletihan dan Ia mempunyai keliatan yang baik, alat pelelas elastik, rintangan haus dan harga yang memuaskan.

⑵ Aloi titanium tahan kakisan

Aloi titanium tahan kakisan sesuai untuk digunakan dalam media yang sangat menghakis, terutamanya aloi kekuatan rendah. Dalam bidang bukan aeroangkasa, kelebihan rintangan kakisan yang baik digunakan terutamanya. Aloi titanium tahan kakisan meningkatkan rintangan kakisan titanium tulen industri dalam mengurangkan media (seperti asid hidroklorik, asid sulfurik, asid fosforik, asid oksalik dan asid formik). Pada masa ini, titanium molibdenum matang, titanium paladium, titanium molibdenum nikel, titanium nikel, titanium tantalum, dll. aloi.

Aloi titanium-molibdenum adalah yang paling awal dikaji (pada tahun 1952). Ia mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam mengurangkan asid hidroklorik. Aloi Ti-30Mo adalah tahan mendidih 5% asid karbonik, mendidih 5% asid sulfurik, mendidih 10% asid fosforik, mendidih Dalam 10% asid asetik dan mendidih 50% asid formik, maksimum am kadar kakisan ialah 0.0254-0.0508mm/a. Kadar kakisan titanium tulen dalam larutan asid sulfurik 10% pada 93.3 darjah mencapai 38.1-50.8mm/a; Aloi Ti-30Mo dalam Rintangan kakisan dalam media pengoksidaan adalah lemah. Oleh kerana penambahan aloi molibdenum-hafnium berketumpatan tinggi, peleburan, pemprosesan dan kimpalan akan membawa bencana udara tertentu. Daripada aloi titanium-molibdenum, aloi titanium tahan kakisan seperti titanium-molibdenum-niobium, titanium-molibdenum-zirkonium, dan titanium-molibdenum-paladium diperolehi.

Aloi titanium-paladium GR7 mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam media pengoksidaan. Ia juga mempunyai rintangan kakisan tertentu untuk mengurangkan media, dan terutamanya boleh meningkatkan ketahanannya terhadap kakisan celah dalam media dengan kepekatan ion klorida yang tinggi. Aloi titanium GR7 mengandungi 0.2% paladium. Dalam asid sulfurik mendidih 5%, aloi titanium-paladium GR7 boleh mengurangkan kadar kakisan daripada 48.26mm/a (titanium tulen industri) kepada 0.508mm/a, dan meningkatkan rintangan kakisan sebanyak kira-kira 95 kali ganda. Aloi mempunyai sifat pemprosesan, pembentukan dan kimpalan yang baik, tetapi mengandungi paladium logam berharga dan mahal.

Aloi beta titanium. Aloi titanium jenis ini mengandungi unsur stabil beta yang cukup. Pada kadar penyejukan yang sesuai, struktur suhu bilik adalah semua fasa beta. Ia biasanya boleh dibahagikan kepada aloi beta titanium yang boleh dirawat haba (aloi beta titanium meta-stabil) dan titanium beta yang stabil. aloi. Aloi beta titanium yang boleh dirawat haba mempunyai keplastikan proses yang sangat baik di bawah keadaan pelindapkejutan, boleh dibentuk sejuk menjadi plat, dan boleh memperoleh kekuatan tegangan suhu bilik sehingga 1300-1400MPa melalui rawatan penuaan.

Komposisi nominal aloi titanium-molibdenum-nikel GR10 ialah Ti-0.3Mo-0.8Ni. Ia ialah aloi Ti-12 yang diselidik dan dibangunkan oleh Amerika Syarikat pada pertengahan-1970s. Ia adalah aloi titanium yang tahan terhadap kakisan celah. Kekuatan tegangan aloi pada 300 darjah Ia adalah dua kali lebih tinggi daripada titanium tulen, dan rintangan kakisannya terhadap media pengurangan dipertingkatkan dengan ketara. Kakisan celah tidak berlaku dalam klorida pada 150-200 darjah .

Suhu penggunaan aloi titanium-nikel (Ti-2Ni) dalam peralatan penyahgaraman suhu tinggi boleh mencapai kira-kira 200 darjah .

Aloi titanium-tantalum (Ti-5Ta) ialah aloi titanium jenis tahan kakisan asid nitrik yang dihasilkan oleh Rusia di bawah jenama aloi 4204 dan Kobe Steel Jepun di bawah jenama KS50Ta. Aloi mempunyai prestasi proses dan prestasi kimpalan yang baik, dan kadar kakisan dalam asid nitrik yang mengalir pada 100-200 darjah adalah kurang daripada 0.1mm/a. Ia telah digunakan dalam peralatan pemulihan asid nitrik dan proses pemprosesan semula bahan api nuklear.

⑶Ali titanium berstruktur

Aloi titanium berkekuatan rendah yang dikelaskan mengikut kekuatan digunakan terutamanya dalam persekitaran tahan kakisan, manakala aloi titanium lain digunakan dalam bahagian struktur, dipanggil aloi titanium struktur. Aloi titanium kekuatan biasa (kira-kira 500MPa), terutamanya termasuk titanium tulen industri, Ti-2Al-1.5Mn (TC1) dan Ti-3Al-2.5V (GR18 ), telah digunakan secara meluas. Oleh kerana sifat pemprosesan dan kebolehbentukan yang baik dan kebolehkimpalan, aloi digunakan untuk membuat pelbagai bahagian plat penerbangan dan paip hidraulik, serta produk awam basikal. Aloi tipikal bagi aloi titanium berkekuatan sederhana (kira-kira 900MPa) ialah Ti-6Al-4V (GR5), yang digunakan secara meluas dalam industri aloi titanium aeroangkasa. Aloi titanium kekuatan tinggi plat mempunyai kekuatan tegangan suhu bilik lebih daripada 1100MPa. Ia terdiri daripada aloi hampir-titanium dan aloi -titanium metastabil. Ia digunakan terutamanya untuk menggantikan keluli struktur berkekuatan tinggi yang biasa digunakan dalam struktur pesawat. Aloi tipikalnya ialah Ti-13V- 11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn dan Aloi Ti-10V-2Fe-3Al, dsb.

4. aloi titanium tahan haba

Aloi titanium tahan haba ialah aloi titanium yang sesuai untuk operasi jangka panjang pada suhu yang lebih tinggi. Ia mempunyai kekuatan serta-merta yang tinggi dan tahan lama ke atas keseluruhan julat suhu operasi. Ia mempunyai kestabilan haba yang baik, rintangan rayapan dan keplastikan pada suhu bilik, dan mempunyai rintangan keletihan yang baik pada suhu tinggi. Ia digunakan terutamanya untuk mengeluarkan cakera, bilah, selongsong pengambilan udara dan komponen pesawat dalam pemampat. Aloi titanium tahan haba telah diperkuatkan larutan pepejal + jenis dan aloi titanium jenis hampir. + jenis aloi titanium tahan haba yang boleh bekerja untuk masa yang lama di bawah 500 darjah mengandungi lebih banyak unsur penstabil, dan setara aluminium adalah di atas 6. Dengan menambah unsur penstabil beta yang sesuai, aloi itu bukan sahaja memaparkan kekuatan serta-merta yang tinggi pada suhu tinggi, tetapi juga mempunyai keplastikan yang mencukupi. Aloi biasa termasuk GR5 (Ti-6Al-4V), TC6 (Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5 Fe -0.3Si) dan TC11 (Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si). -jenis aloi titanium tahan panas yang bekerja untuk masa yang lama di bawah 500 darjah mengandungi sedikit unsur -penstabil. Setara aluminium hampir kesemuanya melebihi 7, dan aloi mempunyai lebih fasa dalam keadaan keseimbangan, jadi aloi ini mempunyai rintangan rayapan yang lebih tinggi dan rintangan keletihan yang lebih baik dan keliatan patah melebihi 500 darjah . Oleh kerana aloi hampir jenis mempunyai sifat komprehensif yang sangat baik ini, ia telah menjadi sistem utama aloi tahan haba. Aloi biasa ialah Ti-8Al-1Mo-1V (US Ti-811), Ti6Al-2Zr-1Mo-1 V (BT20 Rusia), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (US Ti-6242) dan Ti-5.5Al { {54}}.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si (UK IMI-829).

5. aloi titanium suhu rendah

Aloi titanium suhu rendah adalah dan + aloi titanium sesuai untuk digunakan pada suhu rendah. Jenis aloi ini meningkat apabila suhu menurun, dan keliatannya jarang berkurangan apabila suhu menurun, jadi ia boleh digunakan sebagai bahagian struktur suhu rendah. Trend pembangunan aloi titanium suhu rendah adalah untuk mengurangkan kandungan oksigen daripada 0.2% (gred biasa) kepada 0.12% untuk membentuk aloi titanium gred jurang yang sangat rendah (ELI). Boleh digunakan pada suhu ultra-rendah (<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.