ترجمه ویرایش
از طرف ترنسپاش - translation plugin for wordpress
TI-6AL-4V Plate Plate Plate Plate تهیه کننده

آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V: خواص, مزایا, برنامه

فهرست محتوای نشان دادن

1. آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V چیست؟?

TI-6AL-4V یک کارایی بالا است آلیاژ تیتانیوم حاوی تقریباً 6% الومینیوم (با هم), 4% ودیوم (حرفهای), و تیتانیوم تعادل (از), با مقادیر اکسیژن, اتو کردن, و عناصر دیگر.

طبقه بندی شده به عنوان آلیاژ α+β, این ویژگی های هر دو مرحله آلفا و بتا را ترکیب می کند, در نتیجه نسبت قدرت به وزن عالی, مقاومت در برابر خوردگی برتر, و عملکرد خستگی بالا.

همچنین به عنوان شناخته می شود درجه 5 تیتانیوم, R56400 ایالات متحده, یا ASTM B348, TI-6AL-4V پرکاربردترین آلیاژ تیتانیوم در سطح جهان است, حسابداری تقریباً نیمی از کل برنامه های تیتانیوم.

مقاومت کششی آن به طور معمول از 900 به 1100 MPA, با چگالی 4.43 g/cm³, ساخت آن در مورد 45% سبک تر از فولاد در عین حال قادر به دستیابی به عملکرد مکانیکی قابل مقایسه یا برتر.

میله های آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V
میله های آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V

توسعه تاریخی

TI-6AL-4V برای اولین بار در دهه 1950 برای برنامه های هوافضا ساخته شد, جایی که تقاضا برای مواد با وزن کم, استحکام بالا, و مقاومت دما بسیار مهم بود.

با گذشت زمان, استفاده از آن فراتر از هوافضا به ایمپلنت های پزشکی گسترش یافته است, مسابقه اتومبیلرانی, و تجهیزات صنعتی, به لطف زیست سازگاری و ثبات شیمیایی آن.

2. ترکیب شیمیایی TI - 6AL - 4V

عنصر درجه 5 (R56400 ایالات متحده) درجه 23 - الی (R56401 ایالات متحده) عمل / نقش
آلومینیوم (با هم) 5.50-6.75 5.50-6.75 تثبیت کننده فاز α; قدرت را بهبود می بخشد, خزیدن, و مقاومت به اکسیداسیون.
ودیوم (حرفهای) 3.50-4.50 3.50-4.50 تثبیت کننده فاز β; انعطاف پذیری را تقویت می کند, سختی, و سختگیری.
اکسیژن (ای) رده 0.20 رده 0.13 تثبیت کننده α قوی; قدرت را افزایش می دهد اما انعطاف پذیری را کاهش می دهد.
اتو کردن (با) رده 0.25 رده 0.25 تثبیت کننده کوچک β; FE بیش از حد سختی را کاهش می دهد.
نیتروژن (حرف) رده 0.05 رده 0.03 عنصر بینابینی; تقویت می شود اما انعطاف پذیری را کاهش می دهد.
هیدروژن (سخنرانی) رده 0.015 رده 0.012 می تواند هیدریدها را تشکیل دهد, منتهی به آغوش.
کربن (جف) رده 0.08 رده 0.08 قدرت را اضافه می کند اما در صورت زیاد می تواند سختی را کاهش دهد.
عناصر دیگر (هر یک / مجموع) رده 0.10 / 0.40 رده 0.10 / 0.40 کنترل ناخالصی ها.
تیتانیوم (از) تعادل تعادل عنصر پایه ارائه قدرت, مقاومت در برابر خوردگی, و سازگاری زیستی.

3. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی Ti -6AL - 4V

TI -6AL -4V (درجه 5 / درجه 23 - eli) ترکیب کردن قدرت خاص, سختی شکستگی خوب, وت مقاومت در برابر خستگی عالی با سفتی الاستیک متوسط وت هدایت حرارتی/الکتریکی کم.

خواص به شدت بستگی دارد فرم محصول (ساخته شده, بازی کردن, من), عملیات حرارتی (Annaled vs. sta vs. ب - آنیل), ناحانی (بینابینی) سطح, و اینکه آیا این قسمت بوده است باسن (مشترک برای قطعات بازیگران/AM).

قطعات چرخشی TI-6AL-4V CNC TORKING
قطعات چرخشی TI-6AL-4V CNC TORKING

فیزیکی (دارای حرارت جسمی) خواص

دارایی ارزش / دامنه یادداشت ها
تراکم 4.43 g · cm⁻³ 60 ٪ از فولاد, ~ 1.6 × al 7075
مدول الاستیک, اشمیه 110–120 GPA ± 55% فولاد (200 پوند GPA)
مدول, جف 44 پوند GPA g = e / [2(1+حرف)]
نسبت پواسون, حرف 0.32–0.34
دامنه ذوب 1600-1670 درجه سانتیگراد Liquidus/Solidus با شیمی کمی متفاوت است
هدایت حرارتی 6-7 W · m⁻⁻ · k⁻⁻ ¼ ¼ از فولادها; کنسانتره گرما در رابط ابزار/کار در حین ماشینکاری
گرمای خاص (25 درجه سانتیگراد) ~ 0.52 kJ · kg⁻⁻ · k⁻⁻ با دما بالا می رود
ضریب انبساط حرارتی (CTE) 8.6–9.6 × 10⁻⁶ k⁻⁻ (20-400 درجه سانتیگراد) پایین تر از فولادهای ضد زنگ آستنیتی
مقاومت الکتریکی ~ 1.7-1.8 میکروگرم · متر بالاتر از فولادها & با هم (برای نگرانی های انزوا گالوانیک خوب است)
دمای سرویس (تایپ) 400-500 درجه سانتیگراد بالاتر از این, مقاومت و مقاومت اکسیداسیون به سرعت کاهش می یابد

خواص مکانیکی دما - اتاق (نماینده)

مقادیر نشان داده شده محدوده معمولی هستند; اعداد دقیق به فرم محصول بستگی دارد, اندازه بخش, و مشخصات.

وضعیت / شکل بیدر (MPA) ys 0.2% (MPA) کشیدگی (%) سختی (HV / HRC) یادداشت ها
ساخته شده, آسیاب شده (درجه 5) 895–950 825–880 10–14 320-350 HV (≈ HRC 33-36) پایه گسترده استفاده شده
ساخته شده, سکه 930–1،050 860–980 8–12 330-370 HV (≈ HRC 34-38) استحکام بالاتر, انعطاف پذیری کمی پایین
درجه 23 (الی), ساکت شده 860–930 795–860 12–16 300-340 HV بینابینی های پایین → سختی بهتر & مقاومت در برابر رشد ترک خستگی
بازی کردن + باسن + HT 850–950 750–880 8–14 320-360 HV باسن تخلخل را می بندد, نزدیک شدن به خواص فرفورژه
من (LPBF/EBM) در حال ساخت 900–1،050 850–970 6–10 330-380 HV اغلب ناهمسانگرد; پست الکترونیکی/HT توصیه می شود
من (پست الکترونیکی/HT) 900-1000 830–930 10–14 320-360 HV انعطاف پذیری را بازیابی می کند, پراکندگی را کاهش می دهد

خستگی & شکستگی

  • خستگی چرخه بالا (r = −1, 10⁷ چرخه):
    • ساخته شده / بازیگران باسن / هیپ هستم:450-600 MPa (پایان سطح و کنترل نقص بحرانی).
    • به عنوان محدب / به عنوان ساخته ام (بدون لگن): به طور معمول 20-30 ٪ پایین تر به دلیل تخلخل و ریزگردها.
  • خستگی چرخه کم: به شدت ساختار و سطح وابسته به سطح وابسته است; مستعمرات α α و ریز و ریز به طور کلی از ساختارهای لامپ درشت در RT بهتر عمل می کنند.
  • سختی شکستگی (k_ic):
    • درجه 5: 55-75 mpa√m
    • درجه 23 (الی):75-90 mpa√m (بینابینی های خارج از کمترین میزان سختی را بهبود می بخشد).
  • رشد: لول (β تبدیل شده) ساختارها می توانند بهبود پیدا کنند مقاومت در برابر رشد ترک خستگی, در حالی که α α خوب برابر است مقاومت در برابر آغاز.

خزیدن & قدرت دما بالا

  • قابل استفاده تا 400-500 درجه سانتیگراد برای بیشتر وظیفه ساختاری; بالاتر از این, مقاومت و مقاومت در برابر اکسیداسیون.
  • خزیدن: نمایش های TI -6AL -4V خزش قابل توجه بالاتر از 350-400 درجه سانتیگراد; برای سرویس دمای بالاتر, سایر آلیاژهای TI (به عنوان مثال, از 6242, از 1100) یا superalloys bes ni - (به عنوان مثال, ناله 718) ترجیح داده می شوند.
  • اثر ریزساختار:لاملار/widmanstätten (از خنک کننده β - آنیل یا آهسته) پیشنهاد مقاومت بهتر خزش و ترک خوردگی از ساختارهای برابر.

تأثیر بینابینی ها & ساختار

  • اکسیژن (ای): +0.1 WT ٪ o می تواند UTS را با 100 پوند پوند افزایش دهید اما چندین امتیاز را کاهش دهید.
    از این رو درجه 23 (الی) با O/N/H پایین تر مشخص شده است کاشت و آسیب - قطعات هوافضا تحمل پذیر.
  • کنترل ریزساختار (از طریق عملیات حرارتی):
    • متقابد / دوزخ: تعادل خوب قدرت, انعطاف پذیری, و سختی - در هوافضا.
    • لول: رشد/مقاومت در برابر خزش بهبود یافته, انعطاف پذیری پایین - در بخش های ضخیم یا سرویس بالا استفاده می شود.

وضعیت سطح, استرس باقیمانده & اتمام

  • پایان سطح می تواند قدرت خستگی را توسط >25% (در مقابل. as - cast یا من ساخته شده است).
  • شلی / ایجاد شوک لیزر: استرسهای باقیمانده فشاری را معرفی کنید بهبود زندگی خستگی تا 2.
  • آسیاب شیمیایی (در قطعات بازیگران/AM مشترک است) حذف کردن حادثه و نقص های نزدیک به سطح که در غیر این صورت عملکرد خستگی/شکستگی را کاهش می دهد.

4. مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری

مقاومت در برابر خوردگی

TI-6AL-4V مقاومت در برابر خوردگی خود را در برابر یک دی اکسید تیتانیوم کاملاً چسبنده مدیون است (اری) لایه منفعل, به طور خودجوش در هوا یا آب تشکیل شده است. این لایه:

  • از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می کند, با میزان خوردگی <0.01 میلی متر در سال در آب دریا (10× بهتر از فولاد ضد زنگ 316L).
  • در برابر گودال ناشی از کلرید مقاومت می کند (برای برنامه های دریایی و دریایی بسیار مهم است), با شماره معادل مقاومت در برابر گودال (چوب) از 30 پوند.
  • بیشتر اسیدها را تحمل می کند (وابسته به گوگرد, نیتریک) و قلیایی, اگرچه مستعد اسید هیدروفلوئوریک است (HF) و اسیدهای کاهش دهنده قوی.

سازگاری

طبیعت غیر سمی و غیر واکنشی آن ، Ti-6AL-4V را به عنوان مواد انتخابی برای ایمپلنت های ارتوپدی تبدیل می کند, پیچ های دندانپزشکی, و دستگاه های جراحی.

5. پردازش و ساخت آلیاژ تیتانیوم TI -6AL - 4V

TI -6AL -4V (درجه 5/درجه 23) به دلیل نسبت قدرت به وزن و مقاومت در برابر خوردگی مشهور است, اما این مزایا همراه است چالش های مهم پردازش

به دلیل هدایت حرارتی کم آن, واکنش پذیری شیمیایی بالا, و سختی نسبتاً زیاد در مقایسه با آلومینیوم یا فولاد.

ماشینکاری چالش ها و استراتژی ها

چالش:

  • هدایت حرارتی کم (~ 6-7 w · m⁻⁻ · k⁻⁻): گرما در رابط برش ایجاد می شود, شتاب دادن لباس ابزار.
  • واکنش پذیری شیمیایی بالا: تمایل به گال یا جوشکاری به ابزارهای برش.
  • مدول الاستیک (GPA 110 پوند): سفتی پایین به این معنی است که قطعه های کاری می توانند از بین بروند, نیاز به تنظیمات سفت و سخت.

استراتژی های ماشینکاری TI - 6AL - 4V:

  • استفاده کردن ابزارهای کاربید با لبه های برش تیز و روکش های مقاوم در برابر گرما (قله, طلا).
  • درخواست کردن خنک کننده با فشار بالا یا خنک کننده کرایوژنیک (نیتروژن مایع) برای مدیریت گرما.
  • ترجیح دادن سرعت برش پایین (30-60 متر در دقیقه) با نرخ خوراک زیاد برای کاهش زمان ساکن.
  • کار کردن ماشینکاری با سرعت بالا (HSM) با راه های ابزار trochoidal برای به حداقل رساندن بار ابزار و غلظت گرما.

جعل, نورد, و شکل گیری

  • جعل: Ti -6AL - 4V به طور معمول بین جعل است 900-950 درجه سانتیگراد (منطقه A+B).
    خنک کننده سریع (خنک کننده هوا) به تولید کمک می کند خوب, ریزساختارهای برابر با تعادل قدرت و قدرت خوب.
  • نورد گرم: صفحات نازک یا ورق برای پوست های هوافضا و اجزای دستگاه پزشکی تولید می کند.
  • شکل گیری فوق العاده پلاستیکی (SPF): در 900 درجه سانتیگراد, Ti -6AL - 4V می تواند به کشیدگی برسد >1000% با تشکیل فشار گاز, ایده آل برای پانل های پیچیده هوافضا.

ریخته گری

  • Ti -6AL - 4V می تواند باشد سرمایه گذاری (روند موم از دست رفته) اما نیاز دارد جو خلاء یا بی اثر به دلیل واکنش با مواد اکسیژن و قالب.
  • قالب های نسوز مانند yttria یا زیرکونیا برای جلوگیری از آلودگی استفاده می شود.
  • باسن (فشار ایزوستاتیک داغ) معمولاً برای از بین بردن تخلخل و بهبود خواص مکانیکی به سطح نزدیک به دامپزشکی پس از ریختگی اعمال می شود.
قطعات ریخته گری تیتانیوم TI-6AL-4V سفارشی
قطعات ریخته گری تیتانیوم TI-6AL-4V سفارشی

تولید افزودنی (3D چاپ)

  • فرایندها:
    • همجوشی بستر پودر لیزر (LPBF) وت ذوب پرتو الکترونی (ابجو) برای Ti -6AL - 4V غالب هستند.
    • رسوب انرژی (کبود شدن) برای تعمیر یا سازه های بزرگ استفاده می شود.
  • مزایا:
    • هندسه های پیچیده, ساختارهای مشبک, و طرح های سبک وزن با تا 60% کاهش وزن در مقایسه با ماشینکاری معمولی از بیل.
    • حداقل زباله های مادی - بحرانی از زمان هزینه مواد اولیه TI -6AL - 4V $25-40/کیلوگرم.
  • چالش:
    • قطعات ساخته شده اغلب ریزساختارهای ناهمسانگرد و فشارهای باقیمانده, الزام درمان باسن و حرارتی.
    • زبری سطح از همجوشی پودر باید ماشینکاری یا صیقل داده شود.

جوشکاری و پیوستن

  • واکنش پذیری با هوا در دماهای بالا الزام محافظ آرگون (یا اتاق های بی اثر).
  • روش:
    • gtaw (تیغ) وت جوش پرتوی الکترونی (جبهه) برای اجزای هوافضا رایج است.
    • جوش لیزری: با دقت بالا, ورودی گرمای کم.
    • جوش زدن اصطکاک (fsw): در حال ظهور برای برخی از ساختارهای هوافضا.
  • موارد احتیاط: آلودگی اکسیژن یا نیتروژن در هنگام جوشکاری (>200 PPM O₂) می تواند باعث شود ملبس.
  • برای بازگرداندن انعطاف پذیری ممکن است تیمارهای گرمای پس از جوشکاری مورد نیاز باشد.

درمان های سطحی و اتمام

  • حذف پرونده آلفا: سطوح بازیگران یا جعلی یک لایه غنی از اکسیژن شکننده ایجاد می کند ("آلفا مورد") که باید از طریق آن برداشته شود آسیاب شیمیایی یا ماشینکاری.
  • سخت شدن سطح: نیتریدر یا آنودایزر پلاسما مقاومت سایش را تقویت می کند.
  • جلا دادن & روکش: کاشت پزشکی نیاز دارد پایان آینه و کتهای زیستی (هیدروکسی آپاتیت, قلع) برای سازگاری و ساییدگی.

هزینه و استفاده از مواد

  • ماشینکاری سنتی از بیل نسبت خرید به پرواز از 8:1 به 20:1, معنی 80-95 ٪ زباله های مادی- با قیمت 25-40 دلار در کیلوگرم برای TI - 6AL - 4V.
  • تکنیک های شکل نزدیک شبکه مانند سرمایه گذاری سرمایه گذاری, جعل پیش فرض, و تولید افزودنی به طور قابل توجهی ضایعات و هزینه های مواد را کاهش می دهد.

6. عملیات حرارتی و کنترل ریزساختار

Ti -6AL - 4V یک آلیاژ α+β است; عملکرد آن با توجه به میزان هر مرحله از هر مرحله اداره می شود, مورفولوژی آنها (متقابد, دوتایی, لاملار/widmanstätten), اندازه مستعمره, و پاکیزگی/سطح بینابینی (درجه 5 درجه در مقابل 23 الی).

چون β - transus به طور معمول 995 درجه سانتیگراد است (15 درجه سانتیگراد), خواه گرم کنی در زیر یا بالاتر از این دما ریزساختار حاصل را تعیین می کند و, از این رو, تعادل قدرت و تحرک -دونتی -کورپت -پیک.

اجزای تیتانیوم TI-6AL-4V ماشینکاری CNC
اجزای تیتانیوم TI-6AL-4V ماشینکاری CNC

خانواده های تحت درمان با گرمای اولیه

درمان پنجره معمولی خنک کننده ریزساختار نتیجه چه زمانی استفاده کنید / فواید
تسکین استرس (SR) 540-650 درجه سانتیگراد, 1-4 ساعت هوا خنک حداقل تغییر فاز; کاهش استرس باقیمانده بعد از ماشینکاری سنگین, جوش, من برای کاهش تحریف/خستگی - پایین
کارخانه / آنیل کامل 700-785 درجه سانتیگراد, 1- 2 ساعت هوا خنک Equiaxed α + حفظ شده β (خوب) سهام هوافضا پایه: انعطاف پذیری خوب, سختی, قابلیت تغییر
دوتایی / آنیل دوتایی 930-955 درجه سانتیگراد (نزدیک β - transus), 0.5-2 ساعت را نگه دارید + درجه حرارت فرعی (به عنوان مثال, 700-750 درجه سانتیگراد) هوا بین مراحل خنک شود α معادل اولیه + β تبدیل شده (لول) در هوافضا بسیار رایج است: تعادل استحکام بالا, سختی شکستگی, و HCF
درمان راه حل & پیری (سکه) راه حل: 925-955 درجه سانتیگراد (زیر β - transus) 1-2 ساعت → هوا خنک است; پیری: 480-595 درجه سانتیگراد, 2-8 ساعت → هوا خنک است هوا خنک با ظرافت α در β تبدیل شده, با پیری تقویت شد UTS/YS را بالا می برد (به عنوان مثال, به 930-1050/860-980 MPa), افت انعطاف پذیری متوسط
ب - آنیل / β - حل > متقاطع (995-1،040 درجه سانتیگراد), 0.5-1 ساعت → کنترل شده (هوا / کوره / روغن) + درجه حرارت فرعی هوا/کوره خنک است لول / widmanstätten A در B تبدیل شده بهبود می یابد سختی شکستگی, رشد & خزیدن, اما انعطاف پذیری RT را کاهش می دهد
باسن (فشار ایزوستاتیک داغ) 900-950 درجه سانتیگراد, 100–200 MPa, 2-4 ساعت (بارها + SR/Anneal) کم فشار تحت فشار تراکم >99.9%, منافذ فرو ریخت برای بازیگران ضروری است & قطعات AM برای بازگرداندن عملکرد خستگی/شکستگی

(دمای دقیق/زمان نگهدارنده به مشخصات بستگی دارد 4928/4911/4999, ASTM B348/B381/B367/F1472/F136, ترسیم مشتری, و مجموعه ملک مورد نظر)

باسن: تراکم به عنوان "باید - برای بازیگران" & من

  • چرا: حتی منافذ کوچک (<0.5%) برای زندگی خستگی و سختی شکستگی ویرانگر هستند.
  • نتیجه: باسن به طور معمول انعطاف پذیری و خستگی را بازیابی می کند به سطوح نزدیک به روند, به طور قابل توجهی کاهش پراکندگی املاک.
  • دنبال کردن -: پس از تسکین استرس یا آنیل می تواند ریزساختار را بیشتر تثبیت کرده و تنش های باقیمانده را کاهش دهد.

جهت های نوظهور

  • درمان سریع حرارتی زیر ترانس (STA های چرخه کوتاه) برای کاهش هزینه در حالی که به قدرت بالا ضربه می زنید.
  • ریزساختار با طراحی در من: کنترل پارامتر لیزر + مدیریت گرمای داخل برای فشار آوردن به سمت α/β برابر با لگن کامل (مرحله تحقیق).
  • افشای پیشرفته (LSP) & تغییر سطح برای فشار دادن خستگی بدون تغییر ریزساختار فله ای بیشتر می شود.
  • یادگیری ماشین - بهینه سازی HT هدایت با استفاده از داده های دیلاتومتری, DSC, و آزمایش مکانیکی برای پیش بینی سریع دستور العمل های بهینه.

7. کاربردهای اصلی آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V

TI -6AL -4V (درجه 5) بر بازار آلیاژ تیتانیوم حاکم است, حسابداری برای تقریباً 50-60 ٪ از کل برنامه های تیتانیوم در سراسر جهان.

آن را نسبت استثنایی به وزن (UTS 900-1،050 MPa), مقاومت در برابر خوردگی, عملکرد خستگی, و سازگاری زیستی آن را در چندین صنایع با کارایی بالا ضروری کنید.

قطعات آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V
قطعات آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V

هوافضا

  • سازه هواپیما:
    • قاب های بدنه, اجزای دنده فرود, براکت های پیلون, و قطعات سیستم هیدرولیک.
    • صرفه جویی در وزن تیتانیوم در مقایسه با فولاد (≈ 40 ٪ سبک تر) فعال کردن کاهش سوخت 5-5 ٪ در هر هواپیما, برای جت های تجاری و نظامی مدرن بسیار مهم است.
  • اجزای موتور جت:
    • تیغه های فن, دیسک های کمپرسور, کوشش, و اجزای پس از سوختگی.
    • Ti -6AL - 4V قدرت را حفظ می کند 400-500 درجه سانتیگراد, آن را ایده آل برای مراحل کمپرسور جایی که مقاومت حرارتی و خستگی بالا بسیار مهم است.

پزشکی و دندانپزشکی

  • کاشت ارتوپدی:
    • تعویض لگن و زانو, دستگاه های همجوشی ستون فقرات, صفحات استخوان, و پیچ.
    • Ti -6al -4V eli (درجه 23) به خاطر آن طرفداری می شود سختی شکستگی و محتوای بینابینی کم, کاهش خطر نارسایی کاشت.
  • کاربردهای دندانپزشکی:
    • تاج, کاشت دندان, و براکت های ارتودنسی به دلیل سازگاری زیست سازگاری و ادغام, ترویج اتصال قوی استخوان.
  • سازهای جراحی:
    • ابزارهایی مانند فورسپس, دریل, و دستگیره های پوست سر که به هر دو نیاز دارند مقاومت بالا و مقاومت به عقیم سازی.

خودرو و موتورسواری

  • اجزای با کارایی بالا:
    • اسلحه تعلیق اتومبیل مسابقه, دریچه, میله های اتصال, و سیستم های اگزوز.
    • تیتانیوم وزن را کاهش می دهد 40-50 ٪ در مقایسه با فولاد, بهبود شتاب, ترمز, و راندمان سوخت در موتورسواری های رقابتی.
  • وسایل نقلیه لوکس و برقی (EVS):
    • استفاده در حال ظهور در محفظه های باتری EV و قطعات ساختاری که در آن مقاومت سبک و مقاومت در برابر خوردگی دامنه و قابلیت اطمینان را گسترش می دهد.

دریایی و دریایی

  • وابسته به نیروی دریایی & کشتی های تجاری:
    • شفت های پروانه, سیستم های لوله کشی آب دریا, و مبدلهای حرارتی.
    • Ti -6AL - 4V در برابر مقاوم است خوردگی و خوردگی ناشی از کلرید, از فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای مس بهتر عمل می کند.
  • روغن & سازه های دریایی گاز:
    • در Risers استفاده می شود, شیرهای زیرزمینی, و تجهیزات فشار قوی به دلیل آن مقاومت در برابر محیط های گاز ترش وت ترک خوردگی استرس.

پردازش صنعتی و شیمیایی

  • مبدلهای حرارتی & راکتور:
    • TI - 6AL - 4V مقاومت می کند محیط های اکسید کننده و ملایم, ایده آل برای گیاهان کلر-آلکالی و سیستم های نمک زدایی.
  • نیروگاه:
    • تیغه های توربین و اجزای کمپرسور در نیروگاه های هسته ای و فسیلی جایی که خوردگی و مقاومت در برابر خستگی بسیار مهم است.
  • 3چاپ قطعات صنعتی:
    • به طور گسترده ای در تولید افزودنی (من) برای براکت های هوافضا, تنوع, و نمونه های اولیه.

کالاهای مصرف کننده و ورزشی

  • تجهیزات ورزشی:
    • سرهای باشگاه گلف, قاب های دوچرخه, راکت های تنیس, و دنده صعود, استفاده از آن سبک و قدرت بالا.
  • ساعتهای لوکس و الکترونیک:
    • موارد, حاشیه, و اجزای ساختاری که در آن مقاومت خراش و زیبایی شناسی ارزشمند هستند.

8. مزایای آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V

  • نسبت قدرت به وزن
    TI-6AL-4V تقریباً است 45% سبک تر از فولاد در حالی که قدرت کششی قابل مقایسه یا بالاتر را ارائه می دهد (900-1100 MPa), ایده آل برای سبک وزن, اجزای با کارایی بالا.
  • مقاومت در برابر خوردگی استثنایی
    تشکیل یک پایدار و خود درمانی لایه اکسید Tio₂ از آلیاژ در برابر خوردگی در دریایی محافظت می کند, شیمیایی, و محیط های صنعتی.
  • خستگی برجسته و مقاومت در برابر شکستگی
    مقاومت عالی در برابر بارگذاری چرخه ای و انتشار ترک تضمین می شود دوام طولانی مدت, به خصوص در برنامه های هوافضا و اتومبیل.
  • زیست سازگاری برتر
    به طور طبیعی بی اثر و غیر سمی, TI-6AL-4V است به طور گسترده در کاشت پزشکی و ابزارهای جراحی استفاده می شود به دلیل سازگاری با بدن انسان.
  • ثبات حرارتی
    عملکرد مکانیکی را در دمای تا 500 درجه سانتیگراد, مناسب کردن آن برای اجزای موتور و کاربردهای فشرده گرما.
  • تطبیق پذیری در ساخت
    می تواند از طریق پردازش شود جعل, ریخته گری, ماشینکاری, و تکنیک های پیشرفته مانند تولید افزودنی (3چاپ D), ارائه انعطاف پذیری طراحی.

9. محدودیت ها و چالش های آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V

  • هزینه های بالای مواد و پردازش
    TI-6AL-4V به طور قابل توجهی گرانتر از آلیاژهای معمولی مانند آلومینیوم یا فولاد کربن به دلیل هزینه بالای اسفنج تیتانیوم (≈ 15-30 دلار در کیلوگرم) و فرآیند کرول با انرژی فشرده انرژی.
  • ماشینکاری دشوار
    هدایت حرارتی کم (در مورد 6.7 w/m · k) منجر به گرمایش موضعی در هنگام ماشینکاری می شود, علت سایش ابزار, سرعت برش کم, و هزینه های تولید بالاتر.
  • دمای خدمات محدود
    در حالی که در دمای متوسط ​​قوی است, خواص مکانیکی فراتر از 500درجه سانتیگراد, محدود کردن استفاده از آن در محیط های فوق العاده بلند مانند اجزای توربین خاص.
  • الزامات پیچیده جوشکاری
    جوشکاری TI-6AL-4V نیاز دارد محافظ گاز بی اثر (آرگون) برای جلوگیری از آلودگی توسط اکسیژن یا نیتروژن. بدون کنترل مناسب, جوش ها می توانند شکننده و مستعد ترک خوردن باشند.
  • حساسیت به اکسیژن و ناخالصی ها
    حتی سطح اکسیژن کوچک (>0.2%) قوطی انعطاف پذیری را به طرز چشمگیری کاهش می دهد و سختی, خواستار کنترل دقیق کیفیت در هنگام پردازش و ذخیره سازی.

10. استانداردها و مشخصات

  • ASTM B348: فرفورژه TI-6AL-4V (میله, ورق, صفحات).
  • ASTM B367: اجزای TI-6AL-4V بازیگران.
  • AMS 4928: فرفورژه درجه هوافضا TI-6AL-4V.
  • ISO 5832-3: کاشت پزشکی (درجه یک).
  • MIL-T-9046: مشخصات نظامی برای برنامه های هوافضا.

11. مقایسه با سایر مواد

آلیاژ تیتانیوم TI-6AL-4V اغلب با سایر مواد مهندسی گسترده مانند آلیاژهای آلومینیوم مقایسه می شود (به عنوان مثال, 7075), فولاد ضد زنگ (به عنوان مثال, 316سعادت), و Superalloys مستقر در نیکل (به عنوان مثال, ناله 718).

دارایی / مادی TI-6AL-4V آلومینیوم 7075 فولاد ضد زنگ 316L ناله 718
تراکم (g/cm³) 4.43 2.81 8.00 8.19
استحکام کششی (MPA) 900 - 1,000 570 - 640 480 - 620 1,240 - 1,380
قدرت عملکرد (MPA) 830 - 880 500 - 540 170 - 310 1,070 - 1,250
کشیدگی (%) 10 - 15 11 - 14 40 - 50 10 - 20
مدول خاصیت خاصیت ارتجاعی (معدل) 110 71 193 200
نقطه ذوب (درجه سانتیگراد) 1660 پوند 477 1,370 1,355 - 1,375
مقاومت در برابر خوردگی عالی (مخصوصاً در اکسیداسیون & محیط های کلرید) معتاد خیلی خوب عالی
قدرت خستگی (MPA) 550 پوند 150 پوند 240 پوند 620 پوند
هدایت حرارتی (w/m · k) 6.7 130 16 11
هزینه (نسبی) عالی کم معتاد خیلی بلند
سازگاری عالی ضعیف خوب محدود
برنامه های مشترک هوافضا, کاشت پزشکی, موتوری هوافضا, خودرو کاشت پزشکی, پردازش شیمیایی هوافضا, توربین های گازی

12. پایان

TI-6AL-4V آلیاژ تیتانیوم ستون فقرات صنایع با کارایی بالا است, تعادل بی نظیر از قدرت, کاهش وزن, و مقاومت در برابر خوردگی.

در حالی که چالش های هزینه و پردازش آن همچنان ادامه دارد, پیشرفت در تولید مواد افزودنی و متالورژی پودر باعث کاهش زباله های مواد و هزینه های تولید می شود, اطمینان از اهمیت روزافزون آن در هوافضا, پزشکی, و فن آوری های اکتشافی فضایی آینده.

 

متداول

چرا Ti-6AL-4V از فولاد گران تر است?

اسفنج تیتانیوم خام ($15-30/کیلوگرم) و پردازش پیچیده (ذوب شدن خلا, ماشینکاری تخصصی) TI-6AL-4V 5-10 × را نسبت به فولاد تهیه کنید, اگرچه صرفه جویی در وزن آن اغلب هزینه های چرخه عمر را جبران می کند.

مغناطیسی TI-6AL-4V است?

هیچ. ریزساختار آلفا بت آن غیر مغناطیسی است, مناسب ساختن آن برای هوافضا و برنامه های پزشکی که در آن مغناطیس مشکل ساز است.

آیا می توان از TI-6AL-4V برای تماس غذایی استفاده کرد?

بله. مطابق با استانداردهای FDA است (21 CFR 178.3297) برای تماس غذایی, با مقاومت در برابر خوردگی تضمین عدم شستشوی فلزی.

چگونه Ti-6AL-4V با TI-6AL-4V ELI مقایسه می شود?

TI-6AL-4V ELI (بینابینی فوق العاده کم) اکسیژن کمتری دارد (<0.13%) و آهن (<0.25%), انعطاف پذیری (12% کشیدگی) و زیست سازگاری - برای کاشت پزشکی تهیه شده است.

حداکثر دما TI-6AL-4V می تواند مقاومت کند?

با اطمینان حداکثر تا 400 درجه سانتیگراد عمل می کند. بالاتر از 500 درجه سانتیگراد, نرخ خزش افزایش می یابد, محدود کردن استفاده در برنامه های گرمای بالا (به عنوان مثال, بخش های گرم توربین گازی, جایی که Superalloys نیکل ارجح است).

یک نظر بگذارید

آدرس ایمیل شما منتشر نمی شود. زمینه های مورد نیاز مشخص شده اند *

به بالا بروید

دریافت نقل قول فوری

لطفا اطلاعات خود را وارد کنید و ما به سرعت با شما تماس خواهیم گرفت.