Mathau o aloion titaniwm: graddau, priodweddau a defnyddiau
Mae Titaniwm yn amryddawn iawn a cheisir - ar ôl metel sy'n hysbys am ei gryfder rhagorol - i - cymhareb pwysau, ymwrthedd cyrydiad eithriadol, a'r gallu i wrthsefyll tymereddau uchel. Mae'r eiddo hyn yn gwneud titaniwm yn ddeunydd poblogaidd mewn amrywiaeth o ddiwydiannau, gan gynnwys awyrofod, meddygol, morol, modurol a phrosesu cemegol. Fodd bynnag, nid yw titaniwm pur bob amser yn cwrdd â gofynion penodol gwahanol gymwysiadau. Er mwyn teilwra priodweddau'r deunydd, mae'n aml yn cael ei aloi ag elfennau eraill fel alwminiwm, vanadium, molybdenwm a haearn. Mae'r cyfuniadau hyn yn arwain at amrywiaeth eang o aloion titaniwm, pob un â nodweddion unigryw sy'n addas ar gyfer cymwysiadau penodol.
Yn yr erthygl hon, byddwn yn archwilio'rPrif fathau o aloion titaniwm, yGraddau Cyffredin, euEiddo Allweddol, aDefnyddiau nodweddiadol.
Dosbarthiad aloion titaniwm
Mae aloion titaniwm yn cael eu dosbarthu'n fras yn dri phrif gategori yn seiliedig ar eu cyfansoddiadau cyfnod:
1. Alpha () aloion
Mae aloion alffa yn cynnwys elfennau sy'n sefydlogi'r cyfnod alffa (fel alwminiwm ac ocsigen) ac nad ydyn nhw'n - gwres y gellir ei drin. Mae'r aloion hyn yn cynnig ymwrthedd cyrydiad rhagorol a weldadwyedd da. Fe'u defnyddir yn gyffredinol mewn cymwysiadau tymheredd - uchel.
Eiddo:
Gwrthiant ymgripiad da
Gwrthiant cyrydiad rhagorol
Cryfder gwael ar dymheredd yr ystafell o'i gymharu ag aloion eraill
Non - gwres y gellir ei drin
Cymwysiadau nodweddiadol:
Cydrannau awyrennau
Rhannau injan jet
Amgylcheddau Morol
2. Beta () aloion
Mae aloion beta yn cynnwys beta - elfennau sefydlogi cyfnod fel molybdenwm, vanadium, niobium, a chromiwm. Mae'r aloion hyn yn wres - y gellir eu trin ac yn cynnig cryfder uchel a ffurfioldeb da.
Eiddo:
Cryfder uchel
Ffurfioldeb a weldadwyedd da
Gwres yn cael ei drin
Llai o wrthwynebiad ymgripiol nag aloion alffa
Cymwysiadau nodweddiadol:
Gêr Glanio Awyrennau
Clymwyr
Gwibiau
Dyfeisiau Meddygol
3. Alpha - beta (-) aloion
Mae'r aloion hyn yn cynnwys cymysgedd o sefydlogwyr alffa a beta, gan arwain at strwythur cyfnod deuol -. Gallant fod yn wres - wedi'u trin i wella cryfder wrth gynnal cydbwysedd da o hydwythedd a chaledwch.
Eiddo:
Cryfder uchel
Ymwrthedd cyrydiad da
Ymwrthedd blinder da
Gwres yn cael ei drin
Cymwysiadau nodweddiadol:
Strwythurau awyrennau
Cydrannau injan
Caledwedd morol
Mewnblaniadau Biofeddygol
Graddau cyffredin o aloion titaniwm
Mae Cymdeithas Profi a Deunyddiau America (ASTM) a sefydliadau safonol eraill yn dosbarthu aloion titaniwm yn wahanol raddau. Isod mae rhai o'r graddau a ddefnyddir fwyaf a'u heiddo:
Gradd 1: Titaniwm pur yn fasnachol
Math:Aloi alffa
Eiddo:
Hydwythedd uchaf
Gwrthiant cyrydiad rhagorol
Cryfder isaf yr holl raddau titaniwm
Yn defnyddio:
Prosesu Cemegol
Ceisiadau Morol
Mewnblaniadau meddygol
Gradd 2: Titaniwm pur yn fasnachol
Math:Aloi alffa
Eiddo:
Ychydig yn gryfach na gradd 1
Gwrthiant cyrydiad uchel
Weldadwyedd da
Yn defnyddio:
Cyfnewidwyr gwres
Tiwbiau cyddwysydd
Llongau pwysau
Gradd 3: Titaniwm pur yn fasnachol
Math:Aloi alffa
Eiddo:
Cryfder uwch na gradd 2
Hydwythedd is
Yn defnyddio:
Strwythurau awyrofod
Cymwysiadau diwydiannol sydd angen cryfder uwch
Gradd 4: Titaniwm pur yn fasnachol
Math:Aloi alffa
Eiddo:
Cryfaf ymhlith graddau titaniwm CP
Gwrthiant cyrydiad rhagorol
Yn defnyddio:
Caledwedd llawfeddygol
Cymwysiadau Awyrofod a Morol
Gradd 5: TI-6AL-4V
Math:Alpha - aloi beta
Eiddo:
Aloi titaniwm a ddefnyddir amlaf
Cryfder uchel
Blinder da ac ymwrthedd cyrydiad
Gwres yn cael ei drin
Yn defnyddio:
Cydrannau awyrofod
Rhannau modurol
Mewnblaniadau meddygol
Chwaraeon
Gradd 7: Titaniwm + 0.2% palladium
Math:Aloi alffa
Eiddo:
Gwell ymwrthedd cyrydiad, yn enwedig wrth leihau asidau
Yn defnyddio:
Prosesu Cemegol
Offer dihalwyno
Gradd 9: TI-3AL-2.5V
Math:Alpha - aloi beta
Eiddo:
Cryfder canolig
Gwrthwynebiad a gwrthsefyll cyrydiad rhagorol
Yn defnyddio:
Tiwbiau hydrolig
Tiwbiau awyrennau
Nwyddau chwaraeon
Gradd 12: Titaniwm + 0.3% MolyBdenum + 0.8% nicel
Math:Aloi alffa
Eiddo:
Gwell ymwrthedd cyrydiad wrth leihau ac ocsideiddio amgylcheddau
Weldadwyedd da
Yn defnyddio:
Cyfnewidwyr gwres
Prosesu Cemegol
Amgylcheddau Morol
Gradd 23: TI-6AL-4V ELI (Interstitial Isel Ychwanegol)
Math:Alpha - aloi beta
Eiddo:
Fersiwn purdeb uchel o radd 5
Caledwch a hydwythedd uwch
Biocompatible
Yn defnyddio:
Mewnblaniadau meddygol
Offerynnau Llawfeddygol
Tabl cymhariaeth o raddau titaniwm cyffredin
|
Raddied |
Math Alloy |
Nerth |
Gwrthiant cyrydiad |
Weldadwyedd |
Defnyddiau nodweddiadol |
|---|---|---|---|---|---|
|
1 |
Alffa |
Frefer |
Rhagorol |
Rhagorol |
Morol, Cemegol |
|
2 |
Alffa |
Cymedrola ’ |
Rhagorol |
Rhagorol |
Cyfnewidwyr gwres |
|
5 |
Alffa - beta |
High |
Da |
Da |
Awyrofod, meddygol |
|
9 |
Alffa - beta |
Nghanolig |
Rhagorol |
Rhagorol |
Tiwbiau, beiciau |
|
12 |
Alffa |
Nghanolig |
Da iawn |
Rhagorol |
Morol, Cemegol |
|
23 |
Alffa - beta |
High |
Da |
Da |
Mewnblaniadau |
Ffactorau sy'n dylanwadu ar ddetholiad aloi titaniwm
Wrth ddewis aloi titaniwm ar gyfer cais penodol, mae angen ystyried sawl ffactor:
1. Cryfder mecanyddol
Ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am gryfder mecanyddol uchel, fel cydrannau awyrofod neu lwyth - sy'n dwyn mewnblaniadau meddygol, fel arfer mae'n well gan aloi beta alffa - fel gradd 5 (Ti-6al-4v).
2. Gwrthiant cyrydiad
Mewn amgylcheddau cyrydol iawn fel prosesu cemegol neu leoliadau morol, mae aloion alffa fel Gradd 1, Gradd 2 a Gradd 7 yn ddelfrydol oherwydd eu gwrthiant cyrydiad uwchraddol.
3. Biocompatibility
Mae cymwysiadau meddygol yn gofyn am ddeunyddiau nad ydynt yn - gwenwynig a biocompatible. Defnyddir graddau 23 (TI-6AL-4V ELI) ac 1–4 (titaniwm pur yn fasnachol) yn gyffredin mewn mewnblaniadau llawfeddygol a deintyddol.
4. Anghenion saernïo
Mae'n haws weldio neu ffurfio rhai aloion titaniwm nag eraill. Er enghraifft, mae Gradd 9 yn cynnig ffurfioldeb rhagorol ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn tiwbiau ar gyfer cymwysiadau awyrennau a chwaraeon.
Technolegau aloi titaniwm sy'n dod i'r amlwg
Mae datblygiad aloi titaniwm yn parhau i esblygu, gydag aloion newydd yn cael eu teilwra ar gyfer anghenion penodol yn y diwydiant. Mae rhai arloesiadau nodedig yn cynnwys:
Cyfansoddion Matrics Metel Titaniwm (TMMCs): Fe'i defnyddir mewn awyrofod ar gyfer stiffrwydd uchel - a chymwysiadau ysgafn.
Gweithgynhyrchu Ychwanegol (Argraffu 3D): Defnyddir powdrau titaniwm, yn enwedig Ti-6AL-4V, yn helaeth mewn gweithgynhyrchu ychwanegion ar gyfer creu geometregau cymhleth mewn meysydd awyrofod a meddygol.
Aloion Tymheredd -: Mae aloion titaniwm beta newydd yn cael eu datblygu ar gyfer cymwysiadau sy'n fwy na 600 gradd.
