Prošlost, sadašnjost i budućnost titanijuma i titanijumskih legura
1. Izvor metala titanijuma
Metal titanijum je prvi otkrio mineralog amater Gregor u Engleskoj 1791. godine. Do 1795. godine, nemački hemičar Klaprus je ovu nepoznatu metalnu supstancu nazvao po grčkom bogu Titanima. Kinesko-engleski prijevod za "titanijum". Titanijuma ima u izobilju na zemlji. Postoji više od 140 poznatih minerala titanijuma, ali industrijske primene su uglavnom ilmenit i rutil. Među njima, kineske rezerve ilmenita čine 28% svjetskih rezervi, zauzimajući prvo mjesto u svijetu.
Titan je netoksičan element koji je priznat u svijetu, ali troškovi njegove eksploatacije i proizvodnje su visoki i skupi. Zbog niza kvalifikacija poput otpornosti na visoke i niske temperature, otpornosti na jake kiseline i alkalije, visoke čvrstoće i niske gustine, postao je poseban materijal za istu NASA-inu raketu i satelit, a također se koristio u super projektima kao što su Yutu, J-20 i nosač aviona Shandong moje zemlje. Nakon što je ušao u civilnu oblast 1980-ih, postao je "Počasni kralj metala" u industriji posuđa zbog svojih prirodnih antibakterijskih i biofilnih svojstava.
Industrija titana u mojoj zemlji počela je 1950-ih. Do sredine{1}}ih godina, moja zemlja je izgradila fabrike za preradu titanijuma sunđera i titanijuma u Zunyiju i Baojiju, što znači da je Kina postala jedna od svetskih industrijskih sila za titanijum. U 21. veku, titanijumska industrija moje zemlje ušla je u novi period ubrzanog razvoja, a njeni kapaciteti za proizvodnju titanijuma svrstavaju se u sam vrh u svetu.
2. Razlika između čistog titanijuma i legure titana
Čisti titanijum:
Ili se naziva industrijski čisti titanijum ili komercijalni čisti titanijum, klasifikuje se prema sadržaju elemenata nečistoće. Ima odlične performanse procesa štancanja i zavarivanja, neosjetljiv je na termičku obradu i tip strukture i ima određenu čvrstoću pod zadovoljavajućim uvjetima plastičnosti. Njegova snaga uglavnom ovisi o sadržaju intersticijskih elemenata kisika i dušika. Svojstva 99,5% industrijskog čistog titanijuma su: gustina P=4.5g/cm3, tačka topljenja 1800 stepeni, toplotna provodljivost λ=15.24W/(MK), zatezna čvrstoća σ b{{8} }MPa, izduženje: δ=25% , Smanjenje površine ψ=25%, modul elastičnosti E=1.078×105MPa, tvrdoća HB195.
legura titanijuma:
Titanijumska legura je legura sastavljena od titanijuma i drugih elemenata. To je relativno mlad metal i ima istoriju od samo 60 do 70 godina od njegovog otkrića. Materijali od legura titana imaju karakteristike male težine, velike čvrstoće, niske elastičnosti, otpornosti na visoke temperature i otpornosti na koroziju, a uglavnom se koriste u avio-motorima, raketama, projektilima i drugim komponentama. Titanijum ima dve vrste alotropnih kristala; titanijum je izomer sa tačkom topljenja od 1720 stepeni, a kada je niža od 882 stepena, ima zbijenu heksagonalnu kristalnu strukturu, koja se naziva titanijum; iznad 882 stepena, to je tijelo usmjereno. Kubična rešetkasta struktura, nazvana B titanijum, koristi različite karakteristike gornje dvije strukture titanijuma, i dodaje odgovarajuće legirajuće elemente da postepeno mijenja temperaturu faznog prijelaza i sadržaj faze kako bi se dobile legure titana. (legure itanijuma) sa različitim strukturama.
Elementi legure titanijuma mogu se podeliti u tri kategorije prema njihovom uticaju na temperaturu faznog prelaza: ① Elementi koji stabilizuju a fazu i povećavaju temperaturu faznog prelaza su stabilni elementi, uključujući aluminijum, magnezijum, kiseonik i azot. Među njima, aluminijum je glavni legirajući element legure titanijuma, koji ima očigledne efekte na poboljšanje čvrstoće legure na sobnoj temperaturi i visokoj temperaturi, smanjenje specifične težine i povećanje modula elastičnosti. ② Elementi koji stabiliziraju B fazu i snižavaju temperaturu faznog prijelaza su B stabilni elementi. Također se može podijeliti na izokristalne i eutektoidne. Prvi uključuje molibden, niobijum, vanadijum, itd.; potonji uključuje hrom, mangan, bakar, silicijum, itd. ③ Elementi koji imaju mali uticaj na temperaturu faznog prelaza su neutralni elementi, kao što su cirkonijum i kalaj.
TA1 (američki standard Gr1)
TA1 (Gr1) titan je prvi od četiri komercijalno čistog titanijuma. To je najmekši i najsavitljiviji od ovih vrsta. Ima maksimalnu formabilnost, odličnu otpornost na koroziju i visoku udarnu žilavost. Razred TA1 je materijal izbora za bilo koju primenu koja zahteva lakoću oblikovanja i obično je dostupan kao titanijumski lim i titanijumske cevi.
TA2 (američki standard Gr2) klasa
Zbog svoje raznovrsne dostupnosti i široke dostupnosti, titanijum TA2 razreda poznat je kao "radni konj" komercijalne industrije čistog titanijuma. Ima mnoge od istih kvaliteta kao titanijum TA1, ali je malo jači. Oba su podjednako otporna na koroziju. Ovaj tip ima dobru zavarljivost, čvrstoću, duktilnost i sposobnost oblikovanja. To čini TA2 titanijumsku šipku i ploču prvim izborom za mnoge primjene u građevinarstvu, proizvodnji električne energije, medicinskoj industriji i mnogim drugim.
TA3 (američki standard Gr3) klasa
Ova klasa koristi barem komercijalno čiste tipove titana, ali to ga ne čini manje vrijednim. Klasa TA3 je čvršća od razreda TA1 i TA2, sa sličnom duktilnošću i samo malom mogućnosti oblikovanja - ali ima veća mehanička svojstva od svojih prethodnika. Razred TA3 se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju umjerenu čvrstoću i primarnu otpornost na koroziju, kao što su zrakoplovstvo, kemijska prerada, pomorska industrija itd.
TA4 (američki standard Gr4) klasa
TA4 razred se smatra najjačim od četiri komercijalno čista titanijuma. Takođe je poznat po odličnoj otpornosti na koroziju, dobroj formabilnosti i zavarljivosti. Koristi se u nekim komponentama okvira aviona, kriogenim posudama, izmjenjivačima topline i drugim aplikacijama koje zahtijevaju visoku rezoluciju.
TA9 (američki standard Gr7) klasa
Stepen TA9 je mehanički i fizički ekvivalentan razredu TA2, osim što je međuprostorni element paladijum dodat da bi postao legura. Razred 7 ima odličnu zavarljivost i svojstva i najotporniji je na koroziju od svih legura titanijuma. U stvari, to je najotporniji na koroziju od redukcijskih kiselina. Klasa TA9 se koristi za komponente hemijskog procesa i proizvodne opreme. TA9 ima izuzetno jaku otpornost na koroziju, posebno u smanjenim kiselim sredinama.
TA9-1 (američki standard Gr11) ocjena
Razred TA9-1 je vrlo sličan razredu TA1, osim što je dodata mala količina paladija da poboljša otpornost na koroziju, što ga čini legurom. Ova otpornost na koroziju može se koristiti za sprječavanje korozije u pukotinama i smanjenje kiselina u hloridnim sredinama. Ostala korisna svojstva uključuju optimalnu duktilnost, hladno oblikovanje, korisnu čvrstoću, udarnu žilavost i odličnu zavarljivost. Ova legura se može koristiti u istim aplikacijama titanijuma kao i razred 1, posebno tamo gde je korozija poželjna.
Ti 6Al-4V (nacionalni standard TC4, američki standard Gr5, kao npr
Titanijumski lim stepena 5, Titanijumska ploča 5. razreda, Titanijumska šipka stepena 5)
Poznat kao "radni konj" titanijumskih legura je Ti 6Al-4V ili titanijum 5. razreda, koji se najčešće koristi od svih legura titanijuma. Na njega otpada 50% ukupne potrošnje titana u svijetu. Njegova upotrebljivost leži u brojnim prednostima. Ti 6Al-4V se može termički obrađivati kako bi se povećala njegova čvrstoća. Može se koristiti u zavarenim konstrukcijama na radnim temperaturama do 600 stepeni F. Ova legura ima veliku čvrstoću za malu težinu, korisnu sposobnost oblikovanja i visoku otpornost na koroziju. Dostupnost Ti 6AI-4V čini ga optimalnom legurom za upotrebu u nekoliko industrija kao što su vazduhoplovna, medicinska, pomorska i hemijska prerađivačka industrija. Može se koristiti za kreiranje sljedećeg tehničkog sadržaja:
• Turbine aviona
• Komponente motora
• Strukturne komponente aviona
• Vazdušni pričvršćivači
• Automatski dijelovi visokih performansi
• Pomorske aplikacije
• Sportska oprema
Ti-6AL-4V ELI Titanijumska šipka (nacionalni standard TC4ELI, američki standard Gr23) kvaliteta
Ti 6AL-4V ELI ili TC4ELI razred je oblik više čistoće Ti 6Al-4V. Može se izraditi u namotaje, upletenu žicu, žicu ili ravnu žicu. To je prvi izbor gdje se zahtijevaju visoka čvrstoća, mala težina, dobra otpornost na koroziju i visoka žilavost. Ima odličnu toleranciju oštećenja na druge legure. Ove prednosti čine TC4ELI razred vrhunskim stomatološkim i medicinskim kvalitetom titanijuma. Zbog svoje biokompatibilnosti, dobre čvrstoće na zamor i niskog modula, može se koristiti u biomedicinskim aplikacijama kao što su implantabilne komponente. Može se koristiti i za detaljne hirurške zahvate kao što su:
• Ortopedske igle i šrafovi
• Ortopedski kablovi
• Ligaturni klip
• Hirurška implantacija
• Ortodontski aparati
• Kod zamjene zgloba
• kriogeni kontejner
• Uređaji za fiksiranje kostiju
TA10 (američki standard Gr12) klasa
Titanijum TA10 razreda ima ocjenu "Odličan" zbog svoje visoke kvalitete zavarljivosti. To je vrlo izdržljiva legura koja pruža veliku čvrstoću na visokim temperaturama. Titanijum TA10 razreda ima slična svojstva kao i nerđajući čelici serije 300. Legura može biti toplo ili hladno oblikovana prešanjem, hidroformiranjem, rastezljivim oblikovanjem ili padanjem. Njegova sposobnost formiranja na različite načine čini ga korisnim u mnogim aplikacijama. Visoka otpornost na koroziju ove legure također je čini neprocjenjivom za onu proizvodnu opremu gdje je korozija u pukotinama zabrinuta. Razred TA10 može se koristiti u sljedećim industrijama i aplikacijama:
• Oklop i izmjenjivač topline
• Hidrometalurška primjena
• Hemijska proizvodnja na visokim temperaturama
• Komponente za okeanski teret i aviokompanije
Ti 5Al-2.5Sn
Ti 5Al-2.5Sn je legura koja se ne obrađuje termički, koja može postići dobru zavarljivost i stabilnost. Takođe ima visoku temperaturnu stabilnost, visoku čvrstoću, dobru otpornost na koroziju i dobru otpornost na puzanje. Puzanje se odnosi na fenomen plastičnog naprezanja koji se javlja na visokoj temperaturi dugo vremena. Ti 5Al-2.5Sn se uglavnom koristi u aplikacijama u avionima i okvirima aviona i kriogenim aplikacijama.
