1. Põhiline kolmainsus: millised on põhilised filosoofilised ja kompositsioonilised erinevused Gr2, Gr5 ja Gr7 vahel?
Valik 2., 5. ja 7. klassi vahel on põhiline valik kolme erineva titaaniklassi vahel, millest igaüks on loodud teatud prioriteetide jaoks: optimaalne korrosioonikindlus, maksimaalne tugevus või ülim korrosioonikindlus vähendavas keskkonnas.
ASTM B348 2. klass: korrosioonikindel-tööhobune (äriliselt puhas - CP)
Filosoofia: pakkuda parimat{0}}korrosioonikindluse, vormitavuse ja keevitatavuse kombinatsiooni, kasutades ära titaanmetalli enda loomulikke omadusi.
Koostis: see on legeerimata "kaubanduslikult puhas" titaan. Selle tugevus tuleneb interstitsiaalsetest elementidest, nagu hapnik ja raud, mitte suurtest legeerivatest lisanditest. See on üle 99% titaanist.
Peamised omadused: suurepärane, plastiline ja kergesti valmistatav. See on kõige levinum tööstuslikes rakendustes kasutatav titaani klass.
ASTM B348 5. klass: kõrge{2}jõuga tšempion (Ti-6Al-4V)
Filosoofia: tugevuse märkimisväärne suurendamine ja hea tugevuse{0}}ja-massi suhte säilitamine, lubades mõningaid kompromisse absoluutse korrosioonikindluse ja valmistatavuse osas.
Koostis: see on alfa{0}}beetasulam, mis on legeeritud 6% alumiiniumiga (alfa-stabilisaator) ja 4% vanaadiumiga (beeta-stabilisaator). See loob kahe-faasilise mikrostruktuuri, mida saab kuum{5}}töödelda.
Peamine omadus: selle kõrge tugevus (peaaegu kaks korda suurem kui Gr2 oma) teeb sellest maailmas kõige laialdasemalt kasutatava titaanisulami.
ASTM B348 7. klass: korrosioonispetsialist (Pd-stabiliseeritud)
Filosoofia: CP-titaani korrosioonikindluse suurendamine, eriti madala -pH, mitte-oksüdeerivate või pragude tingimustes, kus standardtitaan võib olla vastuvõtlik.
Koostis: see on sisuliselt klass 2 (CP titaan), millele on lisatud väike, kuid kriitiline 0,12–0,25% pallaadiumi (Pd).
Põhiomadused: Pallaadiumi lisamine parandab märkimisväärselt korrosioonikindlust redutseerivates hapetes (nagu väävel ja vesinikkloriid) ning tagab suurepärase vastupidavuse pragude korrosioonile.
Kokkuvõttes on põhiline erinevus järgmine: Gr2 üldise korrosiooni jaoks, Gr5 suure tugevuse jaoks ja Gr7 tugevate/ebatavaliste korrosioonikeskkondade jaoks.
2. Jõudlusmaatriks: kuidas on nende klasside mehaaniline tugevus võrreldav ja mida see disaini jaoks tähendab?
Mehaaniline tugevus on kõige dramaatilisem eristav tegur, mis mõjutab otseselt seina paksust, kaalu ja rakenduse teostatavust.
2. klass (CP titaan):
Tüüpilised minimaalsed mehaanilised omadused (ASTM B348 järgi):
Tõmbetugevus: 50 ksi (345 MPa)
Saagistugevus (0,2% nihe): 40 ksi (275 MPa)
Pikendus: 20%
Disaini tähendus: selle mõõdukas tugevus tähendab, et komponentidel on sama koormuse korral paksemad{0}}ristlõiged ja need on Gr5-ga võrreldes raskemad. See on mõeldud korrosioonikindlaks-teenuseks madala kuni mõõduka pinge korral, nagu torustikud, soojusvahetid ja mahutid.
5. klass (Ti-6Al-4V):
Tüüpilised minimaalsed mehaanilised omadused (veski lõõmutatud seisund):
Tõmbetugevus: 130 ksi (895 MPa)
Saagistugevus (0,2% nihe): 120 ksi (828 MPa)
Pikendus: 10%
Disaini tähendus: selle kõrge tugevus võimaldab kasutada õhukesi, kergeid ja jäikaid komponente. See on ülioluline lennunduses (lennukiraami komponendid, telik), kus iga säästetud kilogramm tähendab kütusesäästlikkust, ja meditsiiniliste implantaatide (puusavarred), kus implantaat peab olema väike, kuid piisavalt tugev, et taluda kehakoormust.
7. klass (Pd-stabiliseeritud CP-titaan):
Mehaanilised omadused: peaaegu identsed 2. klassiga. Väikese pallaadiumi lisamine ei muuda oluliselt tugevust ega elastsust.
Tüüpilised minimaalsed mehaanilised omadused:
Tõmbetugevus: 50 ksi (345 MPa)
Tootmistugevus: 40 ksi (275 MPa)
Pikendus: 20%
Disaini tähendus: see valitakse siis, kui korrosioonikeskkond on Gr2 jaoks liiga agressiivne, kuid Gr5 suurt tugevust pole vaja. Disainerid saavad kasutada samu mõõtmete spetsifikatsioone nagu Gr2, kuid saavad korrosioonikindlust oluliselt parandada.
Valik on selge: suure pinge korral vali Gr5; madala pinge ja üldise korrosiooni korral valige Gr2; madala pinge ja tugeva korrosiooni korral valige Gr7.
3. Korrosioonilahing: millistes konkreetsetes keskkondades valiksin 7. klassi 2. või isegi 5. klassi asemel?
Otsuse tingib spetsiifiline keemiline keskkond, eriti oksüdeerivate ja redutseerivate ainete olemasolu ning pragude korrosiooni oht.
2. klass (suurepärane oksüdeerivas keskkonnas): 2. klass toimib erakordselt hästi keskkondades, mis aitavad stabiliseerida selle kaitsvat oksiidikihti (TiO₂). See hõlmab järgmist:
Merevesi ja soolveed
Lämmastikhape ja kroomhapped
Kloori ja kloriidi lahused
See võib olla vastuvõtlik pragukorrosioonile kuumades kontsentreeritud kloriidides ja üldisele korrosioonile mitte-oksüdeerivates hapetes.
5. klass (hea, kuid sammu võrra Gr2 taga): kuigi Ti-6Al-4V-l on hea üldine korrosioonikindlus, võivad legeerivad elemendid (Al, V) luua mikrogalvaanilisi elemente, muutes selle paljudes keskkondades üldiselt pisut vähem korrosioonikindlaks kui puhas titaan (Gr2). See ei ole esmane valik, kui korrosioon on disaini peamine tegur.
7. klass (karmide tingimuste meister): Pallaadiumi lisamine toimib katoodmodifikaatorina, vähendades märkimisväärselt korrosioonikiirust keskkondades, kus Gr2 ebaõnnestub. Valige klass 7:
Redutseerivad happed: näiteks väävelhape (H₂SO₂) ja vesinikkloriidhape (HCl) erinevatel kontsentratsioonidel ja temperatuuridel, kus Gr2 korrodeeruks kiiresti.
Praokorrosioon: pakub palju paremat vastupidavust pragude korrosioonile kuuma kloriidiga töödel (nt tihendite all, sadestused).
Fosforhape ja muud mitte{0}}oksüdeerivad keemilised protsessid.
See on esmaklassiline valik keemiliste töötlemisseadmete jaoks, mis käitlevad laias valikus happeid ja sooli, kus protsessi häired võivad tekitada vähendavaid tingimusi.
Praktiline näide: keemiatehases võib puhta mereveega soojusvaheti kasutada Gr2. Kui sama soojusvaheti on kasutusel, kus aeg-ajalt esineb happesaastet või tugevaid pragusid, määratakse Gr7. Reaktiivmootori kinnitus, kus korrosioon on tugevusest teisejärguline, kasutaks Gr5.
4. Valmistamine ja keevitatavus: kuidas erinevad nende klasside keevitus- ja töötlusomadused?
Valmistatavus on peamine kulutõukur ja need klassid esitavad märkimisväärselt erinevaid väljakutseid.
Töödeldav:
2. ja 7. klass: kaubanduslikult puhta titaanina on need klassid kolmikust kõige paremini töödeldavad. Kuid "töötletav" on võrreldes muu titaaniga; need on endiselt kummilised, halva soojusjuhtivusega ja kipuvad sapiseks. Vaja on teravaid tööriistu, aeglast kiirust ja suurt etteandekiirust. Gr2 ja Gr7 on töödeldavuselt sarnased.
5. klass (Ti-6Al-4V): seda on kurikuulsalt raske töödelda. Selle kõrge tugevus ja halb soojusjuhtivus toovad kaasa suured lõikejõud ja äärmise kuumuse kontsentratsiooni tööriista otsas, mis põhjustab tööriista kiiret kulumist. Tihti peetakse seda vähem kui 25% töödeldavaks kui vabalt töödeldavat terast. See nõuab spetsiaalset tööriista geomeetriat, jäika seadistust ja sageli kõrgsurve jahutusvedelikku.
Keevitatavus:
2. ja 7. klass: suurepärane. Neid sorte on lihtne keevitada, kasutades kõiki tavalisi kaarkeevitusprotsesse (GTAW/TIG, GMAW/MIG). Võti on inertgaasi (argooni) nõuetekohase varjestuse range järgimine, et kaitsta keevisõmblustsooni atmosfääri saastumise eest. Keevisõmbluse järel{5}}kuumtöötlus pole vajalik. Gr7 pallaadium ei mõjuta negatiivselt keevitatavust.
5. klass: hea, kuid hoiatustega. Alfa-beeta-sulamina võib keevitusjärgne kiire jahutamine põhjustada hapra martensiitse struktuuri kuumuse-mõjutatud tsoonis (HAZ), mis vähendab elastsust. Kriitiliste rakenduste puhul on tugevuse taastamiseks ja jääkpingete vähendamiseks tungivalt soovitatav -keevitusjärgse pinge leevendamine. Kõrgeima -terviklikkusega kosmoselennukite keevisõmbluste puhul võib läbi viia täislahuse töötlemise ja vanandamise.
5. Rakendusdomeenid: millised on nende kolme klassi tüüpilised tapjarakendused?
Nende ainulaadsed omadused on tugevdanud nende rolli konkreetsetes,{0}}väärtuslikes tööstusharudes.
2. klass: Tööstuslik ja mereline selgroog
Keemiline töötlemine: kolonnid, reaktorid, soojusvahetid ja torustikud kloor-leeliste, nitraadi ja muude oksüdeerivate kemikaalide tootmiseks.
Mere- ja avamere: mereveetorustik, soojusvaheti torud, kere komponendid ja püstikud tänu oma täiuslikule vastupidavusele mereveele.
Elektritootmine: kondensaatoritorud ja muud komponendid elektrijaamades, mis kasutavad jahutamiseks merevett.
Arhitektuur: ikooniliste hoonete katus ja vooderdus.
5. klass: kosmose- ja meditsiinijõujaam
Lennundus: lennukikere komponendid (tiivakonstruktsioonid, kereosad), mootori ventilaatorikettad, kompressori labad, telikud ja kosmoseaparaadi surveanumad. Kaalu kokkuhoid on esmatähtis.
Meditsiinilised implantaadid: oma suure tugevuse, väsimuskindluse ja biosobivuse tõttu{0}}kandvate implantaatide (nt puusa- ja põlveliigeste proteesid, lülisamba fusioonpuurid ja luuplaadid) kuldstandard.
Suure -jõudlusega autod: kepsud, ventiilid ja vedrustusvedrud võidusõidu- ja -kvaliteetsetele sportautodele.
7. klass: Nišikeemiaspetsialist
Keemiline töötlemine: see on selle peamine valdkond. Seda kasutatakse:
Soojusvahetid ja reaktorid hapete (väävel-, vesinikkloriid-, fosforhape) tootmiseks.
Torustik ja anumad hüdrometallurgilistes protsessides.
Seadmed, kus gaas kloor võib olla märg või sisaldada lisandeid, luues redutseerivad tingimused.
Tselluloosi- ja paberitööstus: seadmed, mis käitlevad söövitavaid pleegitusaineid nagu kloordioksiid.
Igasugune rakendus: kus korrosioonikeskkond on Gr2 jaoks liiga agressiivne, kuid Gr5 kõrge tugevus (ja kõrgem hind) ei ole õigustatud.
