Care este diferența dintre titanul pur și aliajul de titan GR5?

Calități de titan utilizate în mod obișnuit

GR1 (Grad 2) titan pur industrial

GR2 (Grad 3) titan pur industrial

GR7 (Grada 11) Ti-0.2Pd

GR10 (Grad12) Ti-0.3Mo{-0.8Ni

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

Titanul pur industrial este împărțit în trei grade: GR1, GR2 și GR3 în funcție de conținutul său de impurități. Elementele de impurități interstițiale ale acestor trei tipuri de titan pur industrial cresc treptat, astfel încât rezistența mecanică și duritatea lor cresc treptat, dar plasticitatea și duritatea scad în consecință.

Titanul pur industrial utilizat în mod obișnuit în industrie este GR2 datorită rezistenței sale moderate la coroziune și proprietăților mecanice cuprinzătoare. GR3 poate fi utilizat atunci când sunt necesare cerințe mai mari de rezistență la uzură și rezistență. GR1 poate fi utilizat atunci când este necesară o mai bună performanță de turnare.

GR1, GR2 și GR3 în standardul național corespund cu Gr0, Gr1 și Gr2 în UNS.

GR1 și GR2 au o rezistență bună la temperatură joasă și o rezistență ridicată la temperatură joasă atunci când conținutul de fier ω este 0.095%, conținutul de oxigen ω este 0.{{10} }8%, conținutul de hidrogen ω este de 0,0009%, iar conținutul de azot ω este de 0,0062% și poate fi utilizat ca materiale structurale la temperatură joasă sub -253 grade .

Diferența dintre GR1 și GR2 este că acesta din urmă are un conținut mai mare de fier și oxigen, astfel încât rezistența GR2 este mai mare decât GR1.

GR5 reprezintă majoritatea aliajelor de titan la temperatură joasă. Forța sa va crește pe măsură ce temperatura scade, dar plasticitatea sa nu se va schimba prea mult. Menține o bună ductilitate și duritate la temperaturi scăzute de -196-253 grade, evitând fragilitatea la rece a metalului, ceea ce îl face un material ideal pentru containerele criogenice, cutiile de depozitare și alte echipamente.

Există multe mărci și varietăți de aliaje de titan, mai mult de 100 de tipuri. Există 40-50 tipuri disponibile în industrie și doar o duzină sunt cele mai frecvent utilizate. Acestea includ diverse titan pur industrial și aliaje de titan selectate de diferite gusturi, cum ar fi 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 și Ti{-10V{-2Fe{{ 33}}AL și Ti-0.20Pd, Ti{-0.3Mo{-0.8Ni etc. Cu toate acestea, pentru majoritatea țărilor, primele două aliaje importante (Ti{-6 Al-4V; Ti-5Al{-2.5Sn) sunt cele mai tipice și recunoscute de țările din întreaga lume.

Aliajele de titan sunt denumite în general în funcție de structurile lor, și anume aliajele de titan (inclusiv aliajele apropiate de titan), aliajele de titan și (+) aliajele de titan. În standardele naționale chineze, TA, TB și TC sunt folosite ca prefixe pentru a reprezenta tipul de aliaj de titan, urmate de un număr pentru a reprezenta numărul de serie al aliajului. De exemplu, TA reprezintă aliajul de titan alfa, aliajul de titan GR6 este aliajul Ti5Al-2.5Sn; TB reprezintă beta titan. Aliaj, TB2 este Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al; TC reprezintă + aliaj, cum ar fi aliajul de titan GR5 este aliaj Ti-6Al{-4V.

Aliajele de titan alfa conțin în principal elemente alfa stabile. Într-o stare stabilă la temperatura camerei, ele sunt practic aliaje de titan în fază alfa, cum ar fi titanul industrial pur (GR1, GR2, GR3, GR4) și GR6 (Ti-5Al{-5Sn). Aliajele de alfa titan sunt utilizate în principal în industria chimică, petrochimică și de prelucrare. În aceste industrii, considerația principală este rezistența la coroziune și procesabilitatea aliajului. Se preferă titanul industrial pur (TA0-GR3 patru tipuri), aliajul de titan GR7 care conține paladiu (aliaj GR7 titan-paladiu) și aliajele care conțin cantități mici de molibden și nichel (aliaj GR10 titan-molibden-nichel).

În apropierea aliajului de titan, la acest tip de aliaj de titan se adaugă o cantitate mică de elemente de stabilizare. Într-o stare stabilă la temperatura camerei, structura recoaptă conține o cantitate mică de compuși de fază sau intermetalici, în general nu mai mult de 10%, cum ar fi GR11 (Ti-8Al-1Mo-1 V ), care este un aliaj de titan dezvoltat în Statele Unite pentru utilizare la temperaturi ridicate, dar conținutul ridicat de aluminiu poate cauza probleme de coroziune prin stres termic de sare; GR15 (Ti-6.5Al{-1Mo{-1V{-2Zr) este un aliaj BT20 dezvoltat în Rusia. Aliajul de titan GR11 este un aliaj similar cu aliajul de titan GR15. Acesta din urmă reduce conținutul de aluminiu și crește zirconiul, menținând astfel rezistența la căldură și îmbunătățind efectul de sare fierbinte la coroziune la stres. + aliajul compus GR13 (Ti-2.5CU) este un aliaj IMI230 dezvoltat în Marea Britanie.

+ aliajul de titan conține mai multe elemente de stabilizare și este un aliaj de titan compus din și faze în stare stabilă la temperatura camerei. conținutul este în general de 10%-50%. + aliajul de titan are rezistență medie și poate fi consolidat prin tratament termic, dar performanța sa de sudare este slabă. În funcție de echivalentul de molibden, acest tip de aliaj poate fi împărțit în tipuri martensitice și de tranziție. Printre acestea, aliajul tipic Ti-6Al{-4V a fost dezvoltat de către Arsenalul Water City din Statele Unite în 1954. Este utilizat pe scară largă în industria aerospațială. Acest produs din aliaj reprezintă 55%-65% din producția de aliaje de titan și poate fi utilizat pentru a produce diverse produse aerospațiale de dimensiuni mari. Piese forjate și piese, aliajul Ti{-6Al{-4V are proprietăți cuprinzătoare excelente, este cel mai intens cercetat, a fost folosit pentru cel mai mult timp și are cea mai largă gamă de aplicații. Prin urmare, aliajul și-a menținut o vitalitate puternică încă de la naștere, acum o jumătate de secol. Marca chinezească este GR5, divizia Timet a companiei americane Titanium Metal este Ti-6Al-4V, American Active Metal Company este RMI6Al4V, British Titanium Company este IMI318, Rusia este BT6, Sumitomo al Japoniei este ST-Al40, iar Franța este TA6V. Germania este LT31.

Adăugarea de elemente la aliajele de titan este exprimată prin echivalent de molibden [Mo1]ep și echivalent de aluminiu [Al]ep: iar aliajul aproape de titan [Mo1]ep este 12-13, [Al]ep este 5-8; + aliaj de titan [Mo1] ep este 5-12, [Al] ep este 6-30; aliaj de titan (aliaj metastabil) [Mo1] ep este 12-25, [Al] ep este 5-8. Este mai potrivit pentru designeri să clasifice în funcție de intensitate, care poate fi împărțită în intensitate scăzută, intensitate normală, intensitate medie, intensitate mare și intensitate maximă.

⑴Titan pur industrial

Titanul pur industrial este titan metalic dens, cu un conținut de titan de nu mai puțin de 99% și care conține o cantitate mică de fier, oxigen, carbon, azot, hidrogen și alte impurități. Impuritățile care au cel mai evident impact asupra proprietăților mecanice ale titanului pur sunt oxigenul, azotul și fierul, în special oxigenul. Reacția dintre hidrogen și titan este reversibilă. Principalul impact al hidrogenului asupra performanței titanului este „fragilarea prin hidrogen”. De obicei, se prevede că conținutul de hidrogen nu trebuie să depășească 0,03%-0,05% hidrogen. Deși titanul pur industrial are o rețea hexagonală compactă ( ) la temperatura camerei, raportul său axial este mic (c/a=1.587) și are o procesabilitate bună. Titanul pur are proprietăți bune de formabilitate și sudare și nu este sensibil la tratamentul termic.

Titanul industrial pur a fost inclus în standardul internațional ISO5832-2-1999 ca material metalic pentru implanturi chirurgicale. Materialele care îndeplinesc implanturile pe termen lung trebuie să aibă următoarele cerințe de bază: rezistență la coroziune, biocompatibilitate, rezistență superioară la tracțiune, rezistență la oboseală și are o tenacitate bună, scule abrazive elastice, rezistență la uzură și un preț satisfăcător.

⑵ Aliaj de titan rezistent la coroziune

Aliajele de titan rezistente la coroziune sunt potrivite pentru utilizare în medii foarte corozive, în principal aliaje cu rezistență scăzută. În domeniile non-aerospațiale, avantajul unei bune rezistențe la coroziune este utilizat în principal. Aliajele de titan rezistente la coroziune îmbunătățesc rezistența la coroziune a titanului pur industrial în medii reducătoare (cum ar fi acidul clorhidric, acidul sulfuric, acidul fosforic, acidul oxalic și acidul formic). În prezent, titan molibden matur, titan paladiu, titan molibden nichel, titan nichel, titan tantal, etc aliaj.

Aliajul titan-molibden a fost cel mai timpuriu studiat (în 1952). Are o rezistență excelentă la coroziune în reducerea acidului clorhidric. Aliajul Ti-30Mo este rezistent la fierbere 5% acid carbonic, fierbere 5% acid sulfuric, fierbere 10% acid fosforic, fierbere în acid acetic 10% și fierbere 50% acid formic, maxim general rata de coroziune este de 0.0254-0.0508mm/a. Rata de coroziune a titanului pur în soluție de acid sulfuric 10% la 93,3 grade atinge 38,1-50,8 mm/a; Aliajul Ti-30Mo în Rezistența la coroziune în mediile oxidante este slabă. Datorită adăugării aliajului de molibden-hafniu de înaltă densitate, topirea, prelucrarea și sudarea vor aduce anumite dezastre aeriene. Din aliajele de titan-molibden sunt derivate aliaje de titan rezistente la coroziune, cum ar fi titan-molibden-niobiu, titan-molibden-zirconiu și titan-molibden-paladiu.

Aliajul de titan-paladiu GR7 are o rezistență excelentă la coroziune în mediile oxidante. De asemenea, are o anumită rezistență la coroziune la mediile reducătoare și poate îmbunătăți în special rezistența sa la coroziunea în spații în medii cu concentrație ridicată de ioni de clorură. Aliajul de titan GR7 conține 0.2% paladiu. În acid sulfuric la fierbere 5%, aliajul de titan-paladiu GR7 poate reduce viteza de coroziune de la 48,26 mm/a (titan pur industrial) la 0,508 mm/a și poate crește rezistența la coroziune de aproximativ 95 de ori. Aliajul are proprietăți bune de prelucrare, formare și sudare, dar conține paladiu, metal prețios și este costisitor.

Aliaj de titan beta. Acest tip de aliaj de titan conține suficiente elemente beta stabile. La o rată de răcire adecvată, structura temperaturii camerei este în totalitate în fază beta. De obicei, poate fi împărțit în aliaj de beta titan tratabil termic (aliaj de beta titan metastabil) și beta titan stabil. aliaj. Aliajul de beta titan tratabil termic are o plasticitate foarte bună a procesului în condiții de călire, poate fi format la rece în plăci și poate obține o rezistență la tracțiune la temperatura camerei de până la 1300-1400MPa prin tratamentul de îmbătrânire.

Compoziția nominală a aliajului GR10 titan-molibden-nichel este Ti-0.3Mo{-0.8Ni. Este un aliaj Ti-12 cercetat și dezvoltat de Statele Unite la mijlocul-1970s. Este un aliaj de titan rezistent la coroziunea fisurilor. Rezistența la tracțiune a aliajului la 300 de grade Este de două ori mai mare decât titanul pur, iar rezistența sa la coroziune la mediile reducătoare este îmbunătățită semnificativ. Coroziunea în crăpături nu are loc în clorură la 150-200 grade .

Temperatura de utilizare a aliajului de titan-nichel (Ti-2Ni) în echipamentele de desalinizare la temperatură înaltă poate ajunge la aproximativ 200 de grade.

Aliajul de titan-tantal (Ti-5Ta) este un aliaj de titan de tip acid azotic rezistent la coroziune, produs de Rusia sub marca de aliaj 4204 și Kobe Steel din Japonia sub marca KS50Ta. Aliajul are performanțe bune de proces și de sudură, iar rata de coroziune în curgerea acidului azotic la grade 100-200 este mai mică de 0,1 mm/a. A fost aplicat în echipamentele de recuperare a acidului azotic și în procesele de reprocesare a combustibilului nuclear.

⑶ Aliaj structural de titan

Aliajele de titan cu rezistență scăzută clasificate în funcție de rezistență sunt utilizate în principal în medii rezistente la coroziune, în timp ce alte aliaje de titan sunt utilizate în părțile structurale, numite aliaje structurale de titan. Aliaje de titan cu rezistență obișnuită (aproximativ 500 MPa), inclusiv titan pur industrial, Ti-2Al-1.5Mn (TC1) și Ti-3Al{-2.5V (GR18) ), au fost utilizate pe scară largă. Datorită proprietăților sale bune de prelucrare și formabilitate și sudabilitate, aliajul este utilizat pentru a face diverse piese de plăci de aviație și țevi hidraulice, precum și produse civile pentru biciclete. Aliajul tipic al aliajului de titan cu rezistență medie (aproximativ 900 MPa) este Ti-6Al{-4V (GR5), care este utilizat pe scară largă în industria aerospațială a aliajelor de titan. Aliajul de titan de înaltă rezistență a plăcii are o rezistență la tracțiune la temperatura camerei de peste 1100MPa. Este compus din aliaj aproape de titan și aliaj metastabil de titan. Este folosit în principal pentru a înlocui oțelul structural de înaltă rezistență utilizat în mod obișnuit în structurile aeronavelor. Aliajele sale tipice sunt Ti-13V- 11Cr-3Al, Ti{-15V{-3Cr{-3Al{-3Sn și Aliaje Ti-10V{-2Fe-3Al etc.

4. Aliaj de titan rezistent la căldură

Aliajul de titan rezistent la căldură este un aliaj de titan potrivit pentru funcționare pe termen lung la temperaturi mai ridicate. Are o rezistență ridicată instantanee și durabilă pe întregul interval de temperatură de funcționare. Are stabilitate termică bună, rezistență la fluaj și plasticitate la temperatura camerei și are o rezistență bună la oboseală la temperatură ridicată. Este folosit în principal pentru fabricarea de discuri, lame, carcase de admisie a aerului și componente de aeronave în compresoare. Aliajele de titan rezistente la căldură au fost întărite în soluție solidă + aliaje de titan de tip și aproape. Aliajele de titan rezistente la căldură de tip + care pot funcționa pentru o perioadă lungă de timp sub 500 de grade conțin mai multe elemente de stabilizare, iar echivalentul de aluminiu este peste 6. Prin adăugarea de elemente de stabilizare beta adecvate, aliajul nu numai că afișează rezistență instantanee ridicată la temperaturi ridicate, dar are și suficientă plasticitate. Aliajele tipice includ GR5 (Ti{-6Al{-4V), TC6 (Ti{-6Al{{-2,5Mo-2Cr{-0,5 Fe -0.3Si) și TC11 (Ti{-6.5Al{-3.5Mo{-1.5Zr{-0.3Si). Aliajele de titan rezistente la căldură de tip care funcționează mult timp sub 500 de grade conțin o cantitate mică de elemente de stabilizare. Echivalentul de aluminiu este aproape peste 7, iar aliajul are mai multă fază în starea de echilibru, astfel încât aceste aliaje au o rezistență mai mare la fluaj și o rezistență mai bună la oboseală și duritate la rupere peste 500 de grade. Deoarece aliajul aproape de tip are aceste proprietăți complete excelente, a devenit principalul sistem de aliaje rezistente la căldură. Aliajele tipice sunt Ti-8Al-1Mo-1V (US Ti{-811), Ti6Al-2Zr{-1Mo{-1 V (BT20 rusesc), Ti-6Al{-2Sn{-4Zr{-2Mo (US Ti{-6242) și Ti{-5.5Al { {54}}.5Sn-3Zr-1Nb{-0.3Mo{-0.3Si (UK IMI-829).

5. Aliaj de titan la temperatură joasă

Aliajele de titan la temperatură joasă sunt și + aliajele de titan potrivite pentru utilizare la temperaturi scăzute. Acest tip de aliaj crește pe măsură ce temperatura scade, iar duritatea sa scade rar pe măsură ce temperatura scade, astfel încât poate fi folosit ca piese structurale la temperatură joasă. Tendința de dezvoltare a aliajelor de titan la temperatură joasă este de a reduce conținutul de oxigen de la 0.2% (grad obișnuit) la 0.12% pentru a forma aliaj de titan cu grad de gol extrem de scăzut (ELI). Poate fi folosit la temperaturi foarte scăzute (<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.