Endüstriyel malzemeler alanında, iki önemli metal substrat, saf titanyum sac ve kompozisyonTeitanyum tabakası, eleman bileşimi, fiziksel özellikler ve mühendislik uygulamalarında önemli farklılıklar vardır. Bu yazıda, bu iki tür titanyum bazlı materyalin özellikleri ve bunların uygulama senaryoları, malzeme bilimi açısından derinden analiz edilecektir.
Malzeme bileşimi ve mikro yapının karşılaştırılması
-
Saf Titanyum Sac (Sınıf 1-4)
Endüstriyel Pure Titanyum tarafından üretilen, Titanyum İçeriği 99'dan daha büyük veya daha büyük. Kristal yapısı esas olarak anizotropik özelliklere sahip yakın paketlenmiş altıgen (faz) yapısıdır. Tipik safsızlık elemanları arasında oksijen, demir, karbon ve azot bulunur;
-
Kompozit Titanyum Sayfası
Esas olarak + bifaz alaşımına (Ti -6 -6} -6} v -6 v -3 v {{{}} v {} alloyu gibi çok bileşenli alaşım işlemi ile üretilir. Alaşım elemanlarının içeriği genellikle5-15%arasında. Katı çözelti güçlendirme ve faz dönüşüm güçlendirmesi, AL, V, MO, NB ve diğer elementler ilave edilerek elde edilir.
Mekanik Özellikler Parametrelerinin Karşılaştırılması
Deneysel verilerin analizi sayesinde, iki çeşit malzemenin temel performans endeksleri önemli ölçüde farklıdır.
|
Performans Dizinleri |
Saf titanyum sayfası |
Ti -6 al -4 vcomposite titanyum sayfası |
|
Uzatma Gücü (MPA) |
240-550 |
895-930 |
|
Verim Gücü (MPA) |
170-485 |
825-869 |
|
Uzama (%) |
15-24 |
10-15 |
|
Esneklik modülü (GPA) |
102-110 |
110-114 |
|
Yorgunluk gücü (MPa |
200-300 |
500-600 |
|
Kırılma azim (mpa√m) |
40-60 |
50-80 |
Mühendislik uygulama senaryolarının analizi
Saf titanyum tabakanın tipik uygulamaları
- Kimyasal Ekipman: Klor-alkali endüstriyel elektrolitik hücre astarı (Annual Korozyon oranı <0. 05mm)
- Deniz Mühendisliği: Deniz Suyu Tuzdan Arındırma Bitki Tüp Plakası (Servis Ömrü> 20 yıl)
- Tıbbi İmplantlar: Ortopedik fiksasyon plakaları (ISO 5832-2 biyouyumluluk sertifikalı)
- İnşaat Alanı: Waterfront Bina Perde Duvar Sistemi (Tuz Püskürtme Testi> 5000H)
Kompozit Titanyum Sayfasının Uygulamaları
- Havacılık ve Uzay: Motor kompresör bıçakları (çalışma sıcaklığıe 450-500 derece)
- Tıbbi Ekipman: Yapay Eklemlerin Taşıyıcı Kısımları (aşınma oranı <0. 1mm³/mc)
- Spor Ekipmanları: Yarış sınıfı bisiklet çerçeveleri (300kn · m/kg'a kadar özgül güç)
- Askeri Ekipman: Denizaltı Basınç Kabukları (Dalgıç Dondurucu Derinliği 500m'ye eşit veya eşit)
Yüzey işlem süreci farklılıkları
Saf titanyum tabakaları çoğunlukla 5-20 oluşturmak için anodize edilir (80-100 v)μm oksit filmi ve yüzey sertliği HV800'e ulaşabilir. Kompozit titanyumET'nin atış patlaması (atış çapı 0. 3-0. 6mm) ile güçlendirilmesi gerekir ve yüzey artık sıkıştırma gerilimi, yağlanma direncini önemli ölçüde artıran -800 MPa'ya ulaşabilir.
Kaynak İşleme Özellikleri
Saf titanyum tabakalarının kaynağı, çevrede sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir% 99.999 argon saflığı ve ısı etkilenen bölgenin genişliği yaklaşık 3-5 mm'dir. Kompozit titanyum tabakalar elektron ışını tarafından kaynaklanmalıdır. Vakum derecesi <5 × 10⁻³pa, kaynak hızı 15-30 mm /s'dir ve stres tahliye tavlama kaynaktan 550 derece /4 saatte yapılmalıdır.
Maliyet-fayda analizi
Mevcut piyasa verileri, kompozit titanyum sayfalarının hammadde maliyetinin yaklaşık 2-3 kez olduğunu göstermektedir.Saf titanyum tabakalardan daha yüksek, ancak mukavemet avantajları nedeniyle, malzeme tüketimi aynı yük taşıma koşulları altında 30-40% ile azaltılabilir. Yaşam döngüsü maliyet analizi, üst düzey ekipman alanlarında kompozit titanyum tabakalarının kullanımının daha iyi ekonomiye sahip olduğunu göstermektedir.
Gelişimi ileMalzeme Hazırlık Teknolojisi, Ti -5553 (ti -5 al -5 mo -5 cr) gibi yeni titanyum alaşım malzemeleri, 1200MPA'dan daha fazla güç artışı sağladı ve nanocrystallin saf tittanın korozyonu daha fazla artmıştır. Malzeme mühendisleri, belirli çalışma koşullarının gereksinimlerine ve korozyon direnci, mukavemet ve maliyet arasındaki kapsamlı dengeye dayanarak daha iyi bir optimal çözüm seçmelidir.