Koja je razlika između čistog titanijuma i legure titana GR5?

Uobičajeni tipovi titanijuma

GR1 (Grade2) industrijski čisti titanijum

GR2 (Grade3) industrijski čisti titanijum

GR7 (Grade11) Ti-0.2Pd

GR10 (Grade12) Ti-0.3Mo-0.8Ni

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

Industrijski čisti titanijum je podeljen u tri razreda: GR1, GR2 i GR3 prema sadržaju nečistoća. Međuprostorni elementi nečistoće ove tri vrste industrijskog čistog titanijuma postepeno se povećavaju, pa se njihova mehanička čvrstoća i tvrdoća takođe postepeno povećavaju, ali se plastičnost i žilavost shodno tome smanjuju.

Industrijski čisti titan koji se obično koristi u industriji je GR2 zbog svoje umjerene otpornosti na koroziju i sveobuhvatnih mehaničkih svojstava. GR3 se može koristiti kada je potrebna veća otpornost na habanje i čvrstoća. GR1 se može koristiti kada su potrebne bolje performanse oblikovanja.

GR1, GR2 i GR3 u nacionalnom standardu odgovaraju Gr0, Gr1 i Gr2 u UNS-u.

GR1 i GR2 imaju dobru otpornost na niske temperature i visoku čvrstoću pri niskim temperaturama kada je sadržaj gvožđa ω 0.095%, sadržaj kiseonika ω je 0.{{10} }8%, sadržaj vodonika ω je 0,0009%, a sadržaj azota ω je 0,0062%, i mogu se koristiti kao niskotemperaturni strukturni materijali ispod -253 stepena.

Razlika između GR1 i GR2 je u tome što ovaj drugi ima veći sadržaj gvožđa i kiseonika, pa je jačina GR2 veća od GR1.

GR5 predstavlja većinu niskotemperaturnih legura titanijuma. Njegova čvrstoća će se povećavati kako se temperatura smanjuje, ali se njegova plastičnost neće mnogo promijeniti. Održava dobru duktilnost i žilavost na niskim temperaturama od -196-253 stepeni, izbjegavajući hladnu lomljivost metala, što ga čini idealnim materijalom za kriogene kontejnere, kutije za skladištenje i drugu opremu.

Postoji mnogo marki i vrsta titanijumskih legura, više od 100 vrsta. Postoji 40-50 tipova dostupnih u industriji, a najčešće se koristi samo desetak. To uključuje razni industrijski čisti titan i odabrane legure titanijuma različitog ukusa, kao što su Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, Ti{{7} }AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti{13}}AL- 2Sn-4Zr-2Mo , Ti{17}AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti{21}}AL-1Mo-1V, Ti{{ 24}V-11Cr-3AL, Ti{27}}V—3Cr{29}}AL-Sn i Ti{31}}V-2Fe{{ 33}}AL i Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, itd. Međutim, za većinu zemalja, prve dvije važne legure (Ti-6 Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn) su najtipičniji i najpriznatiji od strane zemalja širom svijeta.

Titanijumske legure se generalno nazivaju prema njihovoj strukturi, naime legure titana (uključujući legure blizu titanijuma), legure titanijuma i (+) legure titana. U kineskim nacionalnim standardima, TA, TB i TC se koriste kao prefiksi za predstavljanje vrste legure titana, nakon čega slijedi broj koji predstavlja serijski broj legure. Na primjer, TA predstavlja alfa leguru titanijuma, GR6 legura titana je legura Ti5Al-2.5Sn; TB predstavlja beta titanijum. Legura, TB2 je legura Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al; TC predstavlja + leguru, kao što je GR5 legura titana je Ti-6Al-4V legura.

Alfa legure titanijuma uglavnom sadrže alfa stabilne elemente. U stabilnom stanju na sobnoj temperaturi, oni su u osnovi legure titanijuma alfa faze, kao što su industrijski čisti titanijum (GR1, GR2, GR3, GR4) i GR6 (Ti-5Al-5Sn). Alfa titanijum legure se uglavnom koriste u hemijskoj, petrohemijskoj i prerađivačkoj industriji. U ovim industrijama, primarno razmatranje je otpornost na koroziju i mogućnost obrade legure. Preferiraju se industrijski čisti titan (TA0-GR3 četiri tipa), GR7 legura titanijuma legura koja sadrži paladijum (GR7 legura titanijum-paladij) i legure koje sadrže male količine molibdena i nikla (GR10 legura titan-molibden-nikl).

U blizini legure titanijuma, ovoj vrsti legure titana dodaje se mala količina stabilizirajućih elemenata. U stabilnom stanju na sobnoj temperaturi, žarena struktura sadrži malu količinu faza ili intermetalnih jedinjenja, uglavnom ne više od 10%, kao što je GR11 (Ti-8Al-1Mo-1 V ), koja je legura titanijuma razvijena u Sjedinjenim Državama za upotrebu na visokim temperaturama, ali visok sadržaj aluminijuma može izazvati probleme korozije usled termičkog stresa; GR15 (Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr) je legura BT20 razvijena u Rusiji. GR11 legura titana je slična legura GR15 titanijum legura. Potonji smanjuje sadržaj aluminija i povećava cirkonij, čime se održava otpornost na toplinu i poboljšava korozija napona s efektom vruće soli. + složena legura GR13 (Ti-2.5CU) je IMI230 legura razvijena u UK.

+ legura titanijuma sadrži više -stabilizujućih elemenata i legura je titanijuma sastavljena od i faza u stabilnom stanju na sobnoj temperaturi. sadržaj je općenito 10%-50%. + legura titana ima srednju čvrstoću i može se ojačati termičkom obradom, ali su njeni zavarivni rezultati loši. Ovisno o ekvivalentu molibdena, ova vrsta legure se može podijeliti na martenzitne i prelazne tipove. Među njima, tipičnu leguru Ti-6Al-4V je razvio Water City Arsenal u Sjedinjenim Državama 1954. godine. Široko se koristi u avio-svemirskoj industriji. Ovaj proizvod od legure čini 55%-65% proizvodnje legure titanijuma i može se koristiti za proizvodnju raznih velikih vazduhoplovnih proizvoda. Otkovci i dijelovi, Ti-6Al-4V legura ima odlična sveobuhvatna svojstva, najintenzivnije je istražena, najduže se koristi i ima najširi spektar primjene. Stoga je legura zadržala snažnu vitalnost od svog rođenja prije pola stoljeća. Kineski brend je GR5, Timet divizija američke Titanium Metal Company je Ti-6Al-4V, American Active Metal Company je RMI6Al4V, Britanska Titanium Company je IMI318, Rusija je BT6, Sumitomo Japana je ST-Al40, a Francuske TA6V. Njemačka je LT31.

Dodavanje elemenata titanijumskim legurama je izraženo sa molibdenskim ekvivalentom [Mo1]ep i aluminijumskim ekvivalentom [Al]ep: a legura blizu titana [Mo1]ep je 12-13, [Al]ep je 5-8; + legura titana [Mo1] ep je 5-12, [Al] ep je 6-30; legura titana (metastabilna legura) [Mo1] ep je 12-25, [Al] ep je 5-8. Dizajnerima je prikladnije klasificirati prema intenzitetu, koji se može podijeliti na niski intenzitet, normalan intenzitet, srednji intenzitet, visoki intenzitet i maksimalni intenzitet.

⑴Industrijski čisti titanijum

Industrijski čisti titanijum je gusti metalni titanijum sa sadržajem titana ne manjim od 99% i koji sadrži malu količinu gvožđa, kiseonika, ugljenika, azota, vodonika i drugih nečistoća. Nečistoće koje imaju najočigledniji uticaj na mehanička svojstva čistog titanijuma su kiseonik, azot i gvožđe, posebno kiseonik. Reakcija između vodika i titana je reverzibilna. Glavni uticaj vodonika na performanse titanijuma je "vodikova krtost". Obično je propisano da sadržaj vodonika ne smije prelaziti 0.03%-0.05% vodonika. Iako industrijski čisti titanijum ima zbijenu heksagonalnu rešetku ( ) na sobnoj temperaturi, njegov aksijalni omjer je mali (c/a=1.587) i ima dobru obradivost. Čisti titan ima dobru formabilnost i svojstva zavarivanja i nije osjetljiv na termičku obradu.

Industrijski čisti titanijum je uključen u međunarodni standard ISO5832-2-1999 kao metalni materijal za hirurške implantate. Materijali koji zadovoljavaju dugotrajne implantate treba da imaju sledeće osnovne zahteve: otpornost na koroziju, biokompatibilnost, superiornu vlačnu čvrstoću, otpornost na zamor i dobru žilavost, elastičan abrazivni alat, otpornost na habanje i zadovoljavajuću cenu.

⑵ Legura titana otporna na koroziju

Titanijumske legure otporne na koroziju su pogodne za upotrebu u visoko korozivnim medijima, uglavnom u legurama male čvrstoće. U oblastima koje nisu vazduhoplovne, uglavnom se koristi prednost dobre otpornosti na koroziju. Titanijumske legure otporne na koroziju poboljšavaju otpornost na koroziju industrijskog čistog titanijuma u redukcionim medijima (kao što su hlorovodonična kiselina, sumporna kiselina, fosforna kiselina, oksalna kiselina i mravlja kiselina). Trenutno, zreli titan-molibden, titan-paladij, titan-molibden-nikl, titan-nikl, titan-tantal, itd. legure.

Najranije je proučavana legura titan-molibdena (1952. godine). Ima odličnu otpornost na koroziju u smanjenju hlorovodonične kiseline. Ti-30Mo legura je otporna na ključanje 5% ugljene kiseline, ključanje 5% sumporne kiseline, ključanje 10% fosforne kiseline, ključanje U 10% sirćetne kiseline i ključanje 50% mravlje kiseline, opšti maksimum stopa korozije je 0.0254-0.0508 mm/a. Brzina korozije čistog titanijuma u 10% rastvoru sumporne kiseline na 93,3 stepena dostiže 38.1-50.8mm/a; Ti{17}}Mo legura u otpornosti na koroziju u oksidirajućim medijima je loša. Zbog dodavanja legure molibden-hafnija visoke gustine, topljenje, obrada i zavarivanje će donijeti određene zračne katastrofe. Od legura titan-molibdena dobijaju se legure titanijuma otporne na koroziju kao što su titan-molibden-niobijum, titan-molibden-cirkonijum i titan-molibden-paladij.

GR7 legura titanijum-paladij ima odličnu otpornost na koroziju u oksidacionim medijima. Također ima određenu otpornost na koroziju prema reducirajućim medijima, a posebno može poboljšati svoju otpornost na koroziju u pukotinama u medijima s visokom koncentracijom kloridnih jona. GR7 legura titanijuma sadrži 0.2% paladijuma. U sumpornoj kiselini sa 5% ključanja, legura titanijum-paladij GR7 može smanjiti stopu korozije sa 48,26 mm/a (industrijski čisti titanijum) na 0.508 mm/a, i povećati otpornost na koroziju za oko 95 puta. Legura ima dobra svojstva obrade, oblikovanja i zavarivanja, ali sadrži plemeniti metal paladij i skupa je.

Beta legura titanijuma. Ova vrsta legure titana sadrži dovoljno beta stabilnih elemenata. Pri odgovarajućoj brzini hlađenja, struktura sobne temperature je sva u beta fazi. Obično se može podijeliti na leguru beta titanijuma koja se može termički obrađivati ​​(meta-stabilna legura beta titanijuma) i stabilna beta titanijumska legura. legura. Termički obrađena beta titanijumska legura ima vrlo dobru procesnu plastičnost u uslovima gašenja, može se hladno formirati u ploče i može postići vlačnu čvrstoću na sobnoj temperaturi do 1300-1400MPa tretmanom starenjem.

Nominalni sastav legure titan-molibden-nikl GR10 je Ti-0.3Mo-0.8Ni. To je legura Ti-12 koju su Sjedinjene Države istraživale i razvile sredinom{8}}. To je legura titanijuma otporna na koroziju u pukotinama. Vlačna čvrstoća legure na 300 stepeni je dvostruko veća od čistog titanijuma, a njena otpornost na koroziju na redukcione medije je značajno poboljšana. Korozija pukotina se ne javlja u hloridima na 150-200 stepenu.

Temperatura upotrebe legure titan-nikl (Ti-2Ni) u visokotemperaturnoj opremi za desalinizaciju može doseći oko 200 stepeni.

Legura titanijum-tantal (Ti-5Ta) je legura titanijuma otporna na azotnu kiselinu koja se proizvodi u Rusiji pod markom legure 4204 i japanskom Kobe Steel pod brendom KS50Ta. Legura ima dobre procesne performanse i performanse zavarivanja, a stopa korozije u tekućoj dušičnoj kiselini na 100-200 stepenu je manja od 0,1 mm/a. Primijenjen je u opremi za obnavljanje dušične kiseline i procesima prerade nuklearnog goriva.

⑶Strukturna legura titanijuma

Titanijumske legure male čvrstoće klasifikovane prema čvrstoći uglavnom se koriste u okruženjima otpornim na koroziju, dok se druge legure titana koriste u strukturnim delovima, nazvanim strukturne legure titana. Legure titana obične čvrstoće (oko 500MPa), uglavnom uključujući industrijski čisti titanijum, Ti-2Al-1.5Mn (TC1) i Ti-3Al-2.5V (GR18 ), našle su široku upotrebu. Zbog svojih dobrih svojstava obrade i oblikovanja i zavarljivosti, legura se koristi za izradu raznih avio pločastih dijelova i hidrauličnih cijevi, kao i civilnih proizvoda za bicikle. Tipična legura titanijumske legure srednje čvrstoće (oko 900MPa) je Ti-6Al-4V (GR5), koja se široko koristi u industriji legura titanijuma u vazduhoplovstvu. Pločasta legura titana visoke čvrstoće ima vlačnu čvrstoću na sobnoj temperaturi veću od 1100 MPa. Sastoji se od legure skoro titanijuma i metastabilne legure titanijuma. Uglavnom se koristi za zamjenu konstrukcijskog čelika visoke čvrstoće koji se obično koristi u konstrukcijama zrakoplova. Njegove tipične legure su Ti-13V- 11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn i Ti-10V-2Fe-3Al legure, itd.

4. Legura titana otporna na toplinu

Legura titanijuma otporna na toplotu je legura titana pogodna za dugotrajan rad na višim temperaturama. Ima visoku trenutnu i izdržljivu čvrstoću u cijelom rasponu radnih temperatura. Ima dobru termičku stabilnost, otpornost na puzanje i plastičnost na sobnoj temperaturi i dobru otpornost na zamor na visokim temperaturama. Uglavnom se koristi za proizvodnju diskova, lopatica, kućišta za usis zraka i komponenti aviona u kompresorima. Titanijumske legure otporne na toplotu su ojačane čvrstim rastvorom + tip i legure titana blizu tipa. + tip legura titanijuma otpornih na toplotu koje mogu dugo da rade ispod 500 stepeni sadrže više -stabilizujućih elemenata, a aluminijumski ekvivalent je iznad 6. Dodavanjem odgovarajućih beta stabilizujućih elemenata, legura ne samo da pokazuje visoku trenutnu čvrstoću na visokim temperaturama, ali ima i dovoljnu plastičnost. Tipične legure uključuju GR5 (Ti-6Al-4V), TC6 (Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5 Fe -0.3Si) i TC11 (Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si). -tip toplotno otporne titanijumske legure koje rade dugo ispod 500 stepeni sadrže malu količinu -stabilizujućih elemenata. Aluminijumski ekvivalent je skoro sav iznad 7, a legura ima više faze u ravnotežnom stanju, tako da ove legure imaju veću otpornost na puzanje i bolju otpornost na zamor i žilavost loma iznad 500 stepeni. Pošto legura skoro tipa ima ova odlična sveobuhvatna svojstva, postala je glavni sistem legura otpornih na toplotu. Tipične legure su Ti-8Al-1Mo-1V (US Ti-811), Ti6Al-2Zr-1Mo-1 V (ruski BT20), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (SAD Ti-6242) i Ti-5.5Al { {54}}.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si (UK IMI-829).

5. Niskotemperaturna legura titanijuma

Niskotemperaturne titanijumske legure su i + legure titana pogodne za upotrebu na niskim temperaturama. Ova vrsta legure se povećava sa smanjenjem temperature, a njena žilavost retko opada sa smanjenjem temperature, pa se može koristiti kao niskotemperaturni strukturni delovi. Trend razvoja niskotemperaturnih legura titanijuma je smanjenje sadržaja kiseonika sa 0,2% (običan stepen) na 0,12% kako bi se formirala legura titanijuma sa izuzetno niskim zazorom (ELI). Može se koristiti na ultra niskim temperaturama (<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.