Titanium -arkin suorituskyvyn ja teollisen sovellusskenaarioiden analyysi

Teollisuusmateriaalien alalla kaksi tärkeää metallisubstraattia, puhdas titaanilevy ja komposiTE: n titaanilevyllä on merkittäviä eroja elementtien koostumuksessa, fysikaalisissa ominaisuuksissa ja tekniikan sovelluksissa. Tässä artikkelissa näiden kahden titaanipohjaisten materiaalien ja niiden sovellusskenaarioiden ominaisuuksia analysoidaan syvästi materiaalitieteen näkökulmasta.

• Puhdas titaanilevy (luokka 1-4)

   

ASTM -standardien mukaan teollisuuden puhdasta titaanin valmistettua titaanipitoisuutta, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 99. 0%, se jaettiin neljään luokkaan. Sen kiderakenne on pääosin läheinen pakattu kuusikulmainen (faasi) rakenne, jolla on anisotrooppiset ominaisuudet. Tyypillisiä epäpuhtauselementtejä ovat happi, rauta, hiili ja typpi, joista happipitoisuus on merkittävä vaikutus materiaalin lujuuteen.

• Komposiitti titaanilevy

Sitä tuotetaan monikomponentti-seostusprosessilla, joka on jaettu pääasiassa + bifaasi-seokseksi (kuten ti -6 al -4 v) ja vaiheseos (kuten ti -15 v -3 cr -3 sn {7}} al). Seoselementtien sisältö on yleensävälillä 5-15%. Kiinteän liuoksen vahvistaminen ja faasimuutoksen vahvistaminen saavutetaan lisäämällä Al, V, MO, NB ja muut elementit.

Kokeellisten tietojen analysoinnin avulla kahden tyyppisten materiaalien keskeiset suorituskykyindeksit ovat merkittävästi erilaisia.

• Kemialliset laitteet: Kloori-alkali teollisuuselektrolyyttinen soluvuoraus (Annual Korroosionopeus <0. 05mm)
• Merenomainen tekniikka: meriveden suolanpoistokasvien putkilevy (käyttöikä> 20 vuotta)
• Lääketieteelliset implantit: Ortopediset kiinnityslevyt (ISO 5832-2 bioyhteensopivuus)
• Rakennuskenttä: Waterfront Building Curtain -seinäjärjestelmä (SALT SPRATE TEST> 5000H)

• Aerospace: Moottorin kompressorin terät (käyttölämpötilaE 450-500 aste)
• Lääketieteelliset laitteet: keinotekoisten nivelten osia (kulumisnopeus <0. 1mm³/mc)
• Urheilulaitteet: Kilpailulaatuiset polkupyöräkehykset (erityinen vahvuus jopa 300kN · m/kg)
• Sotilasvarusteet: Sukellusveneen painekuoret (sukeltava syvyys, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 500 m)

Puhtaat titaanilevyt ovat enimmäkseen anodisoituja (jännite 80-100 v) muodostaaksesi 5-20μm oksidikalvo, ja pinnan kovuus voi saavuttaa HV800: een. Komposiitti titaani hänET on vahvistettava ampumalla räjäyttämällä (laukauksen halkaisija 0. 3-0. 6mm), ja pinnan jäännöspuristusjännitys voi saavuttaa -800 MPa, mikä parantaa merkittävästi väsymyksen resistenssiä.

Puhtaiden titaanilevyjen hitsausta tulisi hallita tiukasti ympäristössä99,999%: n argonin puhtaudesta ja lämmön vaikutusvyöhykkeen leveys on noin 3-5 mm. Composite -titaanilevyt tulee hitsaamaan elektronisäteellä. Tyhjiöaste on <5 × 10⁻³Pa, hitsausnopeus on 15-30 mm /s, ja stressin helpotus hehkutus tulisi suorittaa 550 asteessa /4H hitsauksen jälkeen.

Nykyiset markkinatiedot osoittavat, että komposiitti titaanilevyjen raaka -ainekustannukset ovat noin 2-3 kertaaSuurempi kuin puhtaiden titaanilevyjen, mutta sen lujuusetujen vuoksi materiaalin kulutusta voidaan vähentää 30-40% samoissa kuormitusolosuhteissa. Elinkaarikustannusanalyysi osoittaa, että komposiittititaanilevyjen käytöllä huippuluokan laitteiden kenttiä on parempi talous.

KehittyäMateriaalinvalmistustekniikka, uudet titaaniseosmateriaalit, kuten ti -5553 (ti -5 al -5 mo -5 v -3 cr), ovat saavuttaneet lujuuden läpimurron 1200MPA: n, ja perinteisen materiaalin korrosion vastus. Materiaalisuunnittelijoiden on valittava parempi optimaalinen ratkaisu tiettyjen työolojen vaatimusten ja kattavan tasapainon perusteella korroosionkestävyyden, voimakkuuden ja kustannusten välillä.