Analisis Perbezaan Teras antara Aloi Titanium Gred 2 dan Gred 5

Aloi titanium telah dianggap sebagai bahan utama dalam-bidang kelas atas termasuk aeroangkasa, perubatan dan kejuruteraan kimia untuk nisbah kekuatan dan berat yang unggul, rintangan kakisan dan biokompatibiliti. Di antara banyak gred aloi titanium, Gred 2 (titanium tulen industri) dan Gred 5 (Ti-6Al-4V) adalah dua gred yang paling popular, mereka mempunyai perbezaan asas dalam reka bentuk komposisi, ciri prestasi dan bidang aplikasi. Artikel ini akan menganalisis secara sistematik perbezaan daripada 8 dimensi teras, menyediakan rujukan pemilihan bahan yang tepat untuk pembeli dan jurutera luar negara.

Komposisi kimia ialah perbezaan asas antara kedua-duanya, secara langsung menentukan struktur mikro bahan dan asas prestasi. Gred 2 tergolong dalam titanium tulen komersial (CP Titanium), dengan titanium sebagai komponen kimia utama mutlak dan ketulenan lebih 99.2%. Ia hanya mengandungi kekotoran surih, dengan kandungan oksigen Kurang daripada atau sama dengan 0.25% dan kandungan besi Kurang daripada atau sama dengan 0.30%. Tiada unsur pengaloian yang ditambah secara sengaja, dan ia membentangkan struktur fasa alfa tunggal pada suhu bilik. Gred 5 ialah aloi titanium + dwi fasa tipikal, secara rasmi ditetapkan sebagai Ti-6Al-4V, dengan reka bentuk komposisi yang tepat dan boleh dikawal. Selain kira-kira 90% daripada matriks titanium, 5.5% hingga 6.75% aluminium dan 3.5% hingga 4.5% vanadium ditambah secara khusus. Aluminium ialah penstabil fasa - dan ia mempunyai keupayaan untuk meningkatkan rintangan haba, manakala vanadium ialah penstabil fasa, yang meningkatkan kebolehkerasan. Kesan gabungan kedua-dua unsur pengaloian ini membawa kepada pembentukan struktur mikro + dwi fasa yang merupakan asas bagi sifat kekuatan tingginya. Di samping itu, Gred 5 mempunyai kawalan yang lebih ketat ke atas kekotoran, dengan kandungan oksigen Kurang daripada atau sama dengan 0.20%, untuk mengelakkan menjejaskan keseimbangan kekuatan dan keliatan aloi.

Perbezaan dalam sifat mekanikal adalah pantulan langsung reka bentuk komponen dan juga asas teras untuk pemilihan. Sifat mekanikal Gred 2 mempamerkan ciri-ciri "kekuatan sederhana dan keplastikan tinggi". Kekuatan tegangan dalam keadaan anil hanya 345-480MPa, kekuatan hasil adalah 275-380MPa, tetapi pemanjangan boleh mencapai 20% -28%, dan keliatan patah melebihi 60MPa √ m. Ia mempunyai kebolehbentukan yang sangat baik dan rintangan hentaman. Sebaliknya, Gred 5 telah mencapai lonjakan kualitatif dalam prestasi kekuatan, dengan kekuatan tegangan anil sehingga 895-930MPa dan kekuatan hasil 825-869MPa. Selepas rawatan penuaan penyelesaian pepejal, kekuatan tegangan boleh ditingkatkan lagi kepada 1100-1200MPa, iaitu 2-3 kali ganda daripada Gred 2. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan kekuatan yang disertai dengan penurunan keplastikan, pemanjangannya hanya 10% -15%, dan keliatan patahnya adalah lebih rendah sedikit (55-70MPa √ ciri-ciri kekuatan plastik, prestasi tinggi √). Di samping itu, modulus keanjalan Gred 5 (114GPa) adalah lebih tinggi daripada Gred 2 (103GPa), menunjukkan ketegaran bahan yang lebih baik, manakala ketumpatannya lebih rendah sedikit (4.43g/cm ³ vs 4.51g/cm ³), menunjukkan kelebihan ketara dalam nisbah kekuatan kepada berat.

Prestasi rintangan kakisan menunjukkan kelebihan yang disasarkan disebabkan oleh perbezaan dalam komposisi bahan dan organisasi. Gred 2, sebagai titanium tulen, mempunyai rintangan kakisan yang hampir sempurna dan boleh berfungsi secara stabil dalam media berasid seperti air laut, larutan klorida, asid nitrik, asid asetik dan persekitaran beralkali. Filem oksida padat yang terbentuk di permukaan boleh menghalang penembusan media menghakis dengan berkesan, terutamanya sesuai untuk keadaan kakisan yang kuat. Gred 5 juga mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik, jauh melebihi bahan tradisional seperti keluli tahan karat. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengaruh unsur mengaloi, rintangan kakisannya adalah lebih rendah sedikit daripada Gred 2 dalam beberapa asid penurun (seperti asid hidroklorik) dan persekitaran klorida berkepekatan tinggi. Walau bagaimanapun, Gred 5 mempunyai prestasi pengoksidaan suhu tinggi-yang lebih baik dan boleh mengekalkan rintangan kakisan dan sifat mekanikal yang stabil dalam persekitaran suhu tinggi Kurang daripada atau sama dengan 300 darjah, manakala kekuatan Gred 2 akan berkurangan dengan ketara selepas melebihi 300 darjah, dengan suhu operasi maksimum tidak melebihi 400 darjah.

Kesukaran dan kebolehkilangan teknik pemprosesan berbeza dengan ketara, secara langsung menjejaskan kecekapan pengeluaran dan kos. Kesukaran pemprosesan Gred 2 agak rendah. Dengan keplastikan yang sangat baik, ia boleh dengan mudah mencapai pembentukan kerja sejuk seperti bergolek, mengecap dan membongkok. Ia mempunyai prestasi kimpalan yang sangat baik dan boleh memperoleh-kimpalan berkualiti tinggi menggunakan proses kimpalan konvensional. Ubah bentuk selepas kimpalan adalah kecil dan tidak memerlukan pembetulan rawatan haba yang kompleks. Prestasi pemotongannya juga lebih baik, dengan kurang haus alatan dan kecekapan pemesinan yang lebih tinggi daripada Gred 5. Kesukaran pemprosesan Gred 5 telah meningkat dengan ketara. Disebabkan kekuatannya yang tinggi dan kekonduksian terma yang rendah (hanya kira-kira satu-pertiga daripada Gred 2, 6.7W/m · K), -suhu tinggi alat melekat mudah berlaku semasa proses pemotongan. Alat pemotong aloi keras kobalt tinggi diperlukan untuk mengawal kelajuan pemotongan di bawah 30m/min. Kawalan ketat terhadap parameter proses diperlukan semasa mengimpal, menggunakan dawai kimpalan khusus ERTi-5. Selepas kimpalan, perlu melakukan rawatan penyepuhlindapan pada 700-800 darjah untuk menghapuskan tekanan dan mengelakkan berlakunya kerapuhan. Di samping itu, Gred 5 boleh diperkukuhkan lagi melalui rawatan haba (penuaan penyelesaian), manakala Gred 2, sebagai titanium tulen, hanya boleh menghilangkan tekanan pemprosesan melalui rawatan haba dan tidak dapat meningkatkan kekuatan.

Perbezaan dalam senario aplikasi terletak pada padanan tepat ciri prestasi, yang meliputi medan-tinggi yang berbeza. Gred 5, dengan kelebihan terasnya iaitu "kekuatan tinggi, ringan dan rintangan suhu tinggi," menyumbang lebih 50% daripada penggunaan aloi titanium global dan merupakan bahan pilihan dalam industri aeroangkasa. Ia digunakan secara meluas dalam komponen struktur utama seperti gear pendaratan pesawat, bilah kipas enjin, dan pengikat fiuslaj, mencapai pengurangan berat sebanyak 40% berbanding keluli. Pengikat fiuslaj pesawat Boeing 787 menggunakan versi Ti-6Al-4V ELI (ultra-paras kelegaan rendah). Dalam bidang perubatan, Gred 5 sesuai untuk implan-beban seperti sendi tiruan dan implan pergigian. Ia boleh meningkatkan rintangan haus melalui rawatan pengoksidaan arka mikro dan mesti memenuhi standard ASTM F136 (kandungan oksigen Kurang daripada atau sama dengan 0.13%). Selain itu, ia digunakan secara meluas dalam medan tenaga seperti badan injap penggerudian-dalam dan pelapik tangki simpanan tenaga hidrogen. Gred 2 memberi tumpuan kepada senario permintaan "rintangan kakisan tinggi dan acuan mudah", yang digunakan dalam industri kimia untuk mengeluarkan peralatan tahan kakisan seperti saluran reaksi, saluran paip dan penukar haba; Digunakan dalam bidang perubatan untuk komponen bukan galas beban seperti tulang tiruan dan bekas perubatan; Industri marin digunakan untuk peralatan penyahgaraman air laut, saluran paip kapal, dan aplikasi lain, serta untuk komponen struktur berdinding nipis yang memerlukan pengacuan kompleks.

Perbezaan ketara antara kos dan situasi bekalan pasaran mempengaruhi keputusan perolehan dan belanjawan projek. Kos pengeluaran Gred 2 adalah lebih rendah, dengan harga bahan mentah antara $15 hingga $25 sekilogram. Oleh kerana teknologi pemprosesannya yang mudah, kos pembuatan berikutnya adalah agak rendah, dan bekalan pasaran adalah mencukupi. Spesifikasi konvensional (plat, paip, bar) boleh dihantar dengan cepat. Kos Gred 5 adalah jauh lebih tinggi, dengan harga bahan mentah antara $30 hingga $60 sekilogram. Selain itu, kesukaran pemprosesan dan keperluan untuk peralatan dan proses khusus menghasilkan kos pembuatan yang komprehensif 2-3 kali ganda daripada Gred 2. Walau bagaimanapun, disebabkan kelebihan kekuatannya yang tinggi-yang tidak boleh digantikan, ia masih mengekalkan permintaan pasaran yang stabil dalam-bidang kelas atas, terutamanya dalam bidang aeroangkasa dan kelas atasan, di mana bekalan AMS14 mesti mengikut syarat-syarat yang ditetapkan oleh industri. piawaian penempaan, piawaian perubatan ISO 5832-3).

Perbezaan dalam kesetaraan antara sistem standard dan nama jenama memerlukan perhatian khusus untuk memastikan pematuhan dalam-perolehan rentas sempadan. Piawaian antarabangsa yang sepadan dengan Gred 2 termasuk ASTM B265 (helaian/jalur), ASTM B338 (paip), gred TA2 setara standard kebangsaan China dan standard ISO ISO 5832-2. Piawaian antarabangsa untuk Gred 5 adalah lebih pelbagai, meliputi ASTM B348 (bar/bilet), AMS 4911 (penempaan penerbangan), ASTM F136 (implan perubatan), dengan standard kebangsaan China gred setara TC4 dan standard ISO 5832-3. Apabila membeli di luar negara, perlu diambil perhatian bahawa Gred 5 mempunyai perbezaan antara gred konvensional dan gred ELI (jurang ultra rendah). Gred ELI mempunyai kandungan kekotoran yang lebih rendah (oksigen Kurang daripada atau sama dengan 0.13%) dan biokeserasian yang lebih baik. Ia direka khusus untuk senario perubatan dan suhu rendah dan tidak boleh dikelirukan dengan Gred 5 konvensional.

Prinsip pemilihan dan ringkasan: Teras memilih Gred 2 dan Gred 5 terletak pada mengimbangi "keperluan prestasi, kesukaran pemprosesan dan belanjawan kos". Sekiranya aplikasi berkaitan dengan rintangan kakisan dan kebolehbentukan kepingan, tanpa melibatkan beban tinggi (seperti saluran paip kimia atau bekas perubatan), Gred 2 ialah pilihan yang paling berpatutan; Jika anda perlu mencapai keseimbangan yang baik antara kekuatan yang sangat tinggi, ringan dan rintangan suhu tinggi yang boleh diterima (contohnya dalam bahagian struktur penerbangan, memuatkan-implan perubatan,-peralatan laut dalam), anda perlu pergi ke Gred 5, sambil menanggung kos yang lebih tinggi dan lebih banyak sekatan pemprosesan. Penunjuk prestasi hendaklah dijelaskan dan pemilihan ketepatan berdasarkan beban, sederhana, suhu, teknologi pemprosesan dan piawaian industri memandangkan keadaan operasi sebenar (termasuk) dicadangkan sebelum membeli.

e-mel:bjcxtitanium@gmail.com       

               cxtitanium@outlook.com

Whatsapp:+8613571718779