Graddau Titaniwm Masnachol Pur addas ar gyfer -i-Tymheredd Uchel ac Isel-Amgylcheddau Tymheredd

Mae perfformiad titaniwm masnachol pur (CP) mewn amgylcheddau tymheredd eithafol (canolig -i-uchel neu cryogenig) yn cael ei bennu gan ei gynnwys amhuredd, sefydlogrwydd microstrwythur, a chadw eiddo mecanyddol. Mae gwahanol raddau titaniwm CP (Graddau ASTM 1-4, a graddau arbenigol fel Gradd 7) yn dangos gallu i addasu'n arbennig i eithafion tymheredd oherwydd amrywiadau mewn lefelau amhuredd rhyng-sefydliadol ac amnewidiol. Isod mae dadansoddiad manwl o'r dewis o raddau ar gyfer senarios tymheredd canolig i dymheredd uchel a thymheredd isel, ynghyd â mecanweithiau sylfaenol ac achosion cymhwyso.

1. Graddau CP Titaniwm ar gyfer Senarios Tymheredd Canolig i -

Mae gwasanaeth tymheredd canolig i-uchel ar gyfer CP titaniwm fel arfer yn cyfeirio at dymereddau gweithredu sy'n amrywio o200 gradd i 400 gradd(mae tymheredd uwch na 400 gradd yn cael eu dominyddu'n gyffredinol gan aloion titaniwm, gan fod titaniwm CP yn colli cryfder sylweddol a gwrthiant creep). Mae gofynion perfformiad allweddol ar gyfer yr ystod hon yn cynnwys:

Cadw cryfder tynnol a blinder

Gwrthwynebiad i ddadffurfiad ymgripiad (llif plastig araf o dan lwyth parhaus)

Sefydlogrwydd microstrwythurol (dim trawsnewid cam neu wahanu amhuredd)

Gwrthiant ocsideiddio (lleihau ffurfiant graddfeydd TiO₂ brau)

1.1 Dewis Gradd Optimal: Gradd 2 a Gradd 4

Ymhlith graddau titaniwm CP safonol,Gradd 2(0.25 wt% O, 0.03 wt% N, 0.08 wt% C, 0.25 wt% Fe) aGradd 4(0.40 wt% O, 0.05 wt% N, 0.08 wt% C, 0.50 wt% Fe) yw'r rhai mwyaf addas ar gyfer amgylcheddau tymheredd canolig i dymheredd uchel, gyda Gradd 4 yn cael ei ffafrio ar gyfer cymwysiadau tymheredd uwch (300–400 gradd) a straen uwch.

1.1.1 Manteision Craidd Gradd 2 a Gradd 4

Cadw cryfder ar dymheredd uchel: Mae'r amhureddau interstitial (ocsigen a nitrogen) yn Gradd 2 a Gradd 4 yn ffurfio hydoddiant solet sefydlog yn y dellt titaniwm -, sy'n gwrthsefyll meddalu dellt ar 200-300 gradd. Ar 300 gradd , mae Gradd 4 yn cynnal ~70% o'i hystafell-cryfder tynnol eithaf tymheredd (UTS, ~485 MPa ar dymheredd ystafell o'i gymharu â ~340 MPa ar 300 gradd ), tra bod Gradd 1 (cynnwys ocsigen isel, 0.18 wt% O) ond yn cadw ~55% o'i dymheredd ystafell {485 MPa o'i gymharu â thymheredd yr ystafell{4.17} MPa ar dymheredd yr ystafell. ~190 MPa ar 300 gradd).

Ymwrthedd creep: Mae ymgripiad yn fodd methiant critigol ar gyfer deunyddiau o dan lwyth parhaus ar dymheredd uchel. Mae cynnwys ocsigen uwch Gradd 4 yn cynyddu ffrithiant dellt, gan arafu symudiad dadleoli a lleihau straen ymgripiad. Ar 350 gradd a straen o 150 MPa, straen ymgripiad Gradd 4 ar ôl 1000 awr yw ~0.2%, o'i gymharu â ~0.8% ar gyfer Gradd 1 o dan yr un amodau.

Ymwrthedd ocsideiddio: Mae Gradd 2 a Gradd 4 yn ffurfio haen TiO₂ ocsid trwchus, ymlynol ar 200-400 gradd, sy'n rhwystr i fewnlifiad ocsigen pellach. Nid yw cynnwys amhuredd ychydig yn uwch Gradd 4 yn peryglu cyfanrwydd haen ocsid, tra gall graddau amhuredd isel iawn (ee, Gradd 1) ffurfio ocsidau mandyllog oherwydd sefydlogrwydd dellt is.

1.1.2 Gradd Arbenigol ar gyfer Amgylcheddau Cyrydol Tymheredd Uchel: Gradd 7 (Ti-0.12Pd)

Ar gyfer amgylcheddau tymheredd canolig i-uchel â chyfryngau cyrydol cydamserol (ee, clorid-sy'n cynnwys ffrydiau proses mewn gweithfeydd cemegol sy'n gweithredu ar 250–350 gradd ),Gradd 7(gradd titaniwm palladiwm CP aloi gyda 0.12 wt% Pd, 0.20 wt% O, 0.03 wt% N) yw'r dewis gorau. Er bod ei gryfder yn debyg i Radd 2, ychwanegu palladiwm:

Yn gwella ymwrthedd cyrydiad wrth leihau asidau (ee, HCl) ar dymheredd uchel

Yn atal cyrydiad lleol (cyrydiad tyllu ac agennau) y gellir ei gyflymu gan dymheredd uchel

Yn cynnal sefydlogrwydd microstrwythurol hyd at 350 gradd heb ffurfio cyfnodau rhyngfetelaidd brau

1.1.3 Achosion Ceisiadau

Prosesu cemegol: Defnyddir Gradd 2 ar gyfer tiwbiau cyfnewidydd gwres sy'n gweithredu ar 200-250 gradd, tra bod Gradd 4 yn cael ei ddefnyddio ar gyfer cydrannau llestr adweithydd ar 300-400 gradd.

Systemau ategol awyrofod: Defnyddir Gradd 4 ar gyfer llinellau hydrolig mewn nacelles injan awyrennau (yn gweithredu ar 250-300 gradd) oherwydd ei wrthwynebiad ymgripiad a chadw cryfder.

Planhigion dihalwyno: Defnyddir Gradd 7 ar gyfer gwresogyddion heli tymheredd uchel (250-300 gradd ) i wrthsefyll cyrydiad clorid a blinder thermol.

1.2 Graddau i'w Osgoi ar gyfer Tymheredd Canolig i-High

Gradd 1: Mae ei gynnwys ocsigen isel iawn yn arwain at gadw cryfder gwael a gwrthiant ymgripiad uwchlaw 250 gradd , gan ei wneud yn anaddas ar gyfer cydrannau sy'n cario llwyth ar dymheredd uchel.

Gradd 3: Er bod ei berfformiad yn ganolraddol rhwng Gradd 2 a Gradd 4, nid yw'n cynnig unrhyw fantais sylweddol dros Radd 2 (cost is) neu Radd 4 (cryfder uwch), gan arwain at ddefnydd cyfyngedig mewn cymwysiadau tymheredd canolig i{5}}uchel.

info-447-443 info-447-447

info-447-447 info-442-448

2. Graddau Titaniwm CP gyda Chaledwch Gwych ar gyfer Amgylcheddau Tymheredd Isel

Mae gwasanaeth tymheredd isel (cryogenig) ar gyfer titaniwm CP fel arfer yn cynnwys tymereddau o-20 gradd (storio oer) i lawr i -269 gradd (tymheredd heliwm hylif). Y prif ofyniad ar gyfer yr ystod hon ywgwydnwch torasgwrn uchel a hydwythedd(i osgoi torri asgwrn brau), yn ogystal â chadw cryfder trawiad a gwrthiant blinder ar dymheredd is-sero. Cynnwys amhuredd, yn enwedig elfennau rhyngosodol (ocsigen, nitrogen, carbon), yw'r ffactor allweddol sy'n pennu gwydnwch tymheredd isel, gan fod yr elfennau hyn yn cynyddu brau dellt.

2.1 Dewis Gradd Orau: Gradd 1 a Gradd 2 (Ffefrir Gradd 1 ar gyfer Tymheredd Isel Iawn-)

Gradd 1(0.18 wt% O, 0.03 wt% N, 0.08 wt% C, 0.20 wt% Fe) aGradd 2yw'r prif ddewisiadau ar gyfer -amgylcheddau tymheredd isel, gyda Gradd 1 yn dangos y caledwch mwyaf oherwydd ei chynnwys amhuredd rhyng-raniadol lleiaf.

2.1.1 Manteision Craidd Gradd 1 ar gyfer Cyflyrau Cryogenig

Hydwythedd tymheredd isel eithriadol: Ar -196 gradd (tymheredd nitrogen hylifol), mae Gradd 1 yn cadw ~80% o'i ehangiad tymheredd ystafell (24–28% ar dymheredd ystafell o'i gymharu â. 20–22% ar -196 gradd) a ~75% o'i leihad arwynebedd (30–35% ar dymheredd ystafell o'i gymharu â. 25-28% gradd). Mewn cyferbyniad, mae Gradd 4 (cynnwys ocsigen uchel) yn profi gostyngiad o 40% mewn elongation ar -196 gradd (o 15% ar dymheredd ystafell i 9% ar -196 gradd).

Gwydnwch torri asgwrn uchel: Mae caledwch torri asgwrn (KIC) yn fetrig hanfodol ar gyfer deunyddiau cryogenig. Mae gan Radd 1 KIC o ~60 MPa·m¹/² ar -196 gradd, tra bod PEN Gradd 4 yn disgyn i ~35 MPa·m¹/² ar yr un tymheredd. Mae'r cynnwys amhuredd interstitial isel yng Ngradd 1 yn lleihau afluniad dellt ac yn dileu ffurfiant gwaddod brau, gan ganiatáu ar gyfer dadffurfiad plastig cyn torri asgwrn.

Ymwrthedd i -blinder tymheredd isel: Ar -100 gradd, terfyn blinder Gradd 1 (10⁷ cylchred) yw ~170 MPa, dim ond 5% yn is na'i derfyn blinder tymheredd ystafell (~180 MPa). Mae Gradd 4, o'i gymharu, yn gweld gostyngiad o 15% yn y terfyn blinder ar -100 gradd (o 150 MPa ar dymheredd ystafell i 127 MPa ar -100 gradd) oherwydd mwy o frau.

2.1.2 Rhesymeg ar gyfer Osgoi Graddau Amhuredd Uchel (Gradd 3 a Gradd 4)

Mae cynnwys ocsigen/nitrogen uchel yng Ngradd 3 a Gradd 4 yn cynyddu caledwch dellt ac yn lleihau symudedd dadleoliad ar dymheredd isel, gan arwain at drawsnewid o dorri asgwrn hydwyth i frau.

Ar dymheredd is na -100 gradd, gall y graddau hyn ffurfio parthau brau lleol ar ffiniau grawn, lle mae amhureddau rhyng-raniadol yn gwahanu, gan achosi toriad sydyn dan effaith neu lwyth cylchol.

2.1.3 Achosion Ceisiadau

Systemau nwy naturiol hylifedig (LNG).: Defnyddir Gradd 1 ar gyfer leinin tanc storio LNG a phiblinellau trosglwyddo (sy'n gweithredu ar -162 gradd) oherwydd ei wydnwch uchel a'i wrthwynebiad i flinder cryogenig.

Offer meddygol cryogenig: Defnyddir gradd 2 ar gyfer cydrannau nitrogen hylifol / rhewgell mewn dyfeisiau delweddu meddygol (yn gweithredu ar -80 gradd i -196 gradd) i gydbwyso caledwch a chryfder cymedrol.

Systemau tanwydd cryogenig awyrofod: Defnyddir Gradd 1 ar gyfer llinellau tanwydd hydrogen hylif (sy'n gweithredu ar -253 gradd) i atal methiant brau o dan lwythi oer a dirgryniad eithafol.

2.2 Ystyriaeth Arbennig: Rheoli Hydrogen ar gyfer Graddau Cryogenig

Gall hyd yn oed olrhain hydrogen (＞0.005 wt%) mewn titaniwm CP ffurfio gwaddod TiH₂ brau ar dymheredd isel, gan leihau caledwch yn sylweddol. Ar gyfer cymwysiadau tymheredd isel iawn (-200 gradd i -269 gradd ),gwactod-anelio Gradd 1(cynnwys hydrogen ＜0.003 wt%) i ddileu risgiau embrittlement hydrogen.

3. Crynodeb o Ddethol Graddau ar gyfer Tymheredd Eithafol

Senario Tymheredd	Graddau Titaniwm CP Gorau posibl	Sbardunau Perfformiad Allweddol	Cymwysiadau Nodweddiadol
Canolig-i-uchel (200–400 gradd )	Gradd 2, Gradd 4, Gradd 7	Cadw cryfder, ymwrthedd creep, ymwrthedd ocsidiad / cyrydiad	Adweithyddion cemegol, llinellau hydrolig awyrofod, gwresogyddion heli
Isel/cryogenig (-20 gradd i -269 gradd)	Gradd 1 (dewis cyntaf), Gradd 2	Hydwythedd uchel, gwydnwch torasgwrn,-ymwrthedd blinder tymheredd isel	Systemau LNG, offer meddygol cryogenig, llinellau tanwydd hydrogen hylif

I gloi, mae amgylcheddau tymheredd canolig i-uchel yn ffafrio graddau titaniwm CP gyda chynnwys amhuredd rhyng-ranol cymedrol i-uchel (Gradd 2, Gradd 4) ar gyfer cadw cryfder a gwrthiant ymgripiad, neu Radd 7 ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel cyrydol. Ar gyfer senarios tymheredd isel/cryogenig, mae graddau amhuredd isel iawn (Gradd 1, Gradd 2) yn orfodol i sicrhau gwydnwch uwch ac osgoi toriadau brau, gyda rheolaeth hydrogen llym ar gyfer cymwysiadau oer iawn.

Tymheredd addas o ditaniwm pur