Titaniwm Gradd 7, wedi'i ddynodi'n swyddogol felTi-0.15pd(Titaniwm-0.15% Palladium), yn amrywiad arbenigol o ditaniwm masnachol bur (CP) sy'n cael ei sefydlogi â ychydig bach o palladium. Mae'n dod o dan y categori titaniwm heb ei ddeilio (yn hytrach nag aloion titaniwm aml-elfen fel gradd 5 Ti-6Al-4V) ond mae'n cael ei addasu i fynd i'r afael â chyfyngiad critigol o ditaniwm CP safonol: ymwrthedd gwael i gyrydiad lleol.
Diffinnir y radd hon yn ôl safonau diwydiant fel ASTM B265 (ar gyfer platiau titaniwm, cynfasau, a stribedi), AMS 4928 (Manyleb Deunydd Awyrofod), ac ISO 5832-7, sy'n amlinellu ei ofynion gweithgynhyrchu, profi a pherfformiad. Ychwanegu palladium yw'r gwahaniaethydd allweddol-mae'n gwella gallu'r deunydd i wrthsefyll amgylcheddau cyrydol, yn enwedig amodau lleihau fel asid sylffwrig, toddiannau clorid poeth, dŵr y môr llonydd, a rhai ffrydiau prosesau cemegol.
Mae titaniwm Gradd 7 yn cadw buddion craidd titaniwm CP, gan gynnwys dwysedd isel (tua 4.51 g/cm³, tua 60% y dwysedd dur), biocompatibility rhagorol (gan ei wneud yn addas ar gyfer cymwysiadau meddygol), ffurfioldeb da (gellir ei lwc oer, ei weldio, a'i beiriannu, a'i beiriannu â thechnegau cywir. Mae ei brif gymwysiadau mewn diwydiannau lle mae ymwrthedd cyrydiad o'r pwys mwyaf, megis prosesu cemegol (adweithyddion, cyfnewidwyr gwres, falfiau), peirianneg alltraeth a morol (cydrannau tanfor, caewyr), olew a nwy (offer twll i lawr, offer pen ffynnon), a dyfeisiau meddygol (cydrannau sydd wedi'u mewnblannu). Fe'i defnyddir hefyd mewn systemau cryogenig, gan fod ei briodweddau mecanyddol yn parhau i fod yn sefydlog ar dymheredd isel iawn (i lawr i -253 gradd).
Mae cyfansoddiad cemegol titaniwm gradd 7 yn cael ei reoli'n dynn gan safonau rhyngwladol (ee, ASTM B265, ISO 5832-7) i sicrhau perfformiad cyson, yn enwedig o ran ymwrthedd cyrydiad a sefydlogrwydd mecanyddol. Titaniwm sy'n dominyddu'r cyfansoddiad, gyda palladium fel yr elfen aloi sylfaenol (a bwriadol yn unig), ac olrhain symiau o amhureddau sy'n gyfyngedig iawn i osgoi peryglu priodweddau'r deunydd.
Mae'r ystodau nodweddiadol ac uchaf a ganiateir ar gyfer ei gydrannau allweddol (yn ôl canran pwysau) fel a ganlyn:
Titaniwm (TI):Y metel sylfaen, gan gyfrif am weddill y cyfansoddiad (tua 99.78-99.88%). Mae'r cynnwys titaniwm uchel hwn yn sicrhau bod y deunydd yn cadw nodweddion cynhenid titaniwm CP, megis dwysedd isel a biocompatibility.
Palladium (PD):Yr elfen aloi beirniadol, sy'n bresennol mewn ystod o 0.12–0.20%. Yr ychwanegiad bach ond manwl gywir hwn yw'r hyn sy'n gwahaniaethu gradd 7 o raddau Titaniwm CP safonol (ee, Gradd 2). Mae palladium yn gweithredu fel sefydlogwr cyrydiad trwy hyrwyddo ffurfio haen ocsid goddefol fwy sefydlog ar yr wyneb titaniwm-yr haen hon yn atal cyrydiad lleol (fel pitting neu gyrydiad agen) mewn amgylcheddau lleihau llym.
Haearn (Fe):Amhuredd cyffredin, wedi'i gyfyngu i uchafswm o 0.25%. Gall haearn gormodol leihau ymwrthedd cyrydiad a chynyddu disgleirdeb, felly mae ei grynodiad yn cael ei reoli'n llwyr.
Carbon (c):Wedi'i gyfyngu i uchafswm o 0.08%. Gall carbon ffurfio carbidau â titaniwm, a allai wanhau'r deunydd a lleihau ei hydwythedd, felly mae'n cael ei gadw ar lefelau isel.
Nitrogen (n):Wedi'i gyfyngu i uchafswm o 0.05%. Gall nitrogen gynyddu cryfder ond hefyd lleihau hydwythedd a gwrthsefyll cyrydiad, felly mae ei gynnwys yn gyfyngedig.
Hydrogen (h):Wedi'i gyfyngu i uchafswm o 0.015%. Mae hydrogen yn niweidiol iawn i ditaniwm, oherwydd gall achosi "embrittlement hydrogen"-ffenomen sy'n gwneud y deunydd yn frau ac yn dueddol o gracio dan straen. Felly mae rheolaeth lem ar hydrogen yn hanfodol ar gyfer cywirdeb strwythurol.
Ocsigen (o):Wedi'i gyfyngu i uchafswm o 0.20%. Mae ocsigen yn amhuredd cyffredin mewn titaniwm sy'n cynyddu cryfder ychydig ond a all leihau hydwythedd; Mae ei grynodiad yn gytbwys i gynnal cymhareb dwysedd cryfder da.
Nid oes unrhyw elfennau aloi bwriadol eraill yn bresennol yng nghyfansoddiad Titaniwm-ITS Gradd 7 yn fwriadol syml i warchod purdeb a biocompatibility Titaniwm CP wrth drosoli palladium ar gyfer amddiffyn cyrydiad gwell.
Mae priodweddau mecanyddol titaniwm gradd 7 wedi'u teilwra i gydbwyso cryfder, hydwythedd a ffurfioldeb, wrth gadw'r ymwrthedd cyrydiad a alluogir gan palladium. These properties are measured under standard conditions (room temperature, unless specified otherwise) and are defined by standards like ASTM B265 and AMS 4928. It is important to note that properties can vary slightly based on the material's heat treatment (eg, annealed, cold-worked) and product form (eg, sheet, plate, bar), but the following values represent typical annealed properties (the most common condition for Grade 7):
Cryfder tynnol (UTS):Yn nodweddiadol yn amrywio o 483 MPa i 621 MPa (70,000 i 90,000 psi). Mae'r cryfder cymedrol hwn yn uwch na chryfder titaniwm gradd 1 cp ond ychydig yn is na gradd 2, oherwydd y cynnwys ocsigen rheoledig ac ychwanegiad palladium. Mae'n ddigonol ar gyfer y mwyafrif o brosesu cemegol a chymwysiadau morol, lle mae anghenion cryfder yn cael eu cydbwyso ag ymwrthedd cyrydiad a ffurfioldeb.
Cryfder cynnyrch (gwrthbwyso 0.2%):Yn nodweddiadol yn amrywio o 345 MPa i 483 MPa (50,000 i 70,000 psi). Cryfder cynnyrch yw'r straen y mae'r deunydd yn dechrau dadffurfio'n barhaol; Mae'r ystod hon yn sicrhau y gall Gradd 7 wrthsefyll llwythi gweithredol heb ddadffurfiad gormodol.
Elongation ar yr egwyl:Yn nodweddiadol 20-25% (ar gyfer dalen neu blât gyda thrwch yn fwy na neu'n hafal i 1.6 mm). Mae elongation uchel yn dynodi hydwythedd da, sy'n golygu y gellir ymestyn, plygu, neu ei ffurfio yn siapiau cymhleth heb gracio-mae hyn yn hanfodol ar gyfer prosesau gweithgynhyrchu fel weldio, rholio a phlygu.
Modwlws Elastigedd (Modwlws Young):Oddeutu 110 GPa (16 x 10⁶ psi). Mae'r gwerth hwn yn debyg i raddau titaniwm CP eraill ac mae tua hanner y modwlws dur, sy'n golygu bod gradd 7 yn fwy hyblyg o dan straen (yn ddefnyddiol ar gyfer cymwysiadau lle mae angen tampio dirgryniad neu wyro cyfyngedig).
Caledwch:Yn nodweddiadol 150-180 HV (caledwch Vickers) neu 80-90 HRB (Rockwell B). Mae ei galedwch cymedrol yn sicrhau nad yw'n rhy frau a gellir ei beiriannu gydag offer cywir (ee, offer torri carbid), wrth barhau i gynnig gwrthiant gwisgo digonol ar gyfer amgylcheddau nad ydynt yn sgraffiniol.
Cryfder blinder:Ar 10⁷ cylch (tymheredd yr ystafell, wedi'i lwytho'n llawn), mae gan Radd 7 gryfder blinder nodweddiadol o 172–207 MPa (25,000-30,000 psi). Mae hyn yn ei gwneud yn addas ar gyfer cymwysiadau sy'n destun llwythi ailadroddus neu gylchol, fel caewyr morol neu gydrannau cylchdroi mewn pympiau cemegol.
Priodweddau cryogenig:Yn wahanol i rai metelau, mae titaniwm Gradd 7 yn cadw ei hydwythedd a'i galedwch ar dymheredd isel iawn (i lawr i -253 gradd). Mae ei gryfder tynnol a'i gryfder cynnyrch yn cynyddu ychydig ar dymheredd cryogenig, tra bod elongation yn parhau i fod yn uchel-mae hyn yn ei gwneud hi'n ddelfrydol ar gyfer tanciau storio cryogenig neu gydrannau awyrofod sy'n agored i amgylcheddau oer.
Yn nodedig, mae priodweddau mecanyddol Gradd 7 yn llai sensitif i driniaeth wres o gymharu â graddau titaniwm aloi (ee, gradd 5), gan ei fod yn cael ei ddefnyddio'n bennaf yn y cyflwr aneliedig i sicrhau'r hydwythedd a'r ymwrthedd cyrydiad mwyaf posibl. Gall gweithio oer gynyddu ei gryfder (ee cryfder tynnol hyd at 700 MPa) ond gall leihau hydwythedd, felly dim ond ar gyfer cymwysiadau cryfder uchel penodol y mae hyn yn cael ei wneud.
Mae titaniwm Gradd 2 a Gradd 7 yn cael eu dosbarthu fel titaniwm masnachol bur (CP), sy'n golygu eu bod yn cynnwys titaniwm yn bennaf heb lawer o elfennau aloi, ond maent yn amrywio'n sylweddol o ran cyfansoddiad, ymwrthedd cyrydiad, priodweddau mecanyddol a chymwysiadau. Mae'r gwahaniaethau hyn yn deillio o ychwanegu palladium yn fwriadol i radd 7, sy'n absennol yn Radd 2. Isod mae dadansoddiad manwl o'u gwahaniaethau allweddol:
Yn gyntaf, yngyfansoddiad cemegol, Mae Gradd 2 yn ditaniwm CP heb ei ddeilio "safonol" heb unrhyw elfennau aloi bwriadol-ei gyfansoddiad yw 99.6%+ titaniwm, gydag amhureddau olrhain (haearn yn llai na neu'n hafal i 0.30%, ocsigen llai na neu'n hafal i 0.25%, carbon llai na 0.08%, llai na 0.0 neu natr. wedi'i reoli i gynnal perfformiad sylfaenol. Mewn cyferbyniad, mae gradd 7 yn apalladiumTitaniwm CP, sy'n cynnwys 0.12–0.20%palladium (yr unig elfen aloi fwriadol) yn ychwanegol at yr un amhureddau olrhain (gyda therfynau ychydig yn dynnach, ee, haearn yn llai na neu'n hafal i 0.25%, ocsigen llai na neu'n hafal i 0.20%). Yr ychwanegiad palladium hwn yw'r gwahaniaeth sylfaenol rhwng y ddwy radd.
Yn ail,gwrthiant cyrydiadyw'r gwahaniaeth mwyaf effeithiol. Mae Gradd 2 yn cynnig ymwrthedd cyrydiad cyffredinol da mewn amgylcheddau ysgafn, megis aer, dŵr croyw, asidau gwanedig (ee, asid asetig), a'r rhan fwyaf o hylifau corfforol-dyma pam y mae'n cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn mewnblaniadau meddygol (ee platiau esgyrn) a chymwysiadau pensaernïol. Fodd bynnag, mae'n agored i niwedcyrydiad lleol(Pitting, cyrydiad agen) mewn amgylcheddau lleihau llym, megis toddiannau clorid poeth (ee dŵr y môr ar dymheredd uchel), asid sylffwrig, neu asid ffosfforig. Mewn cyferbyniad, mae Gradd 7 wedi gwella ymwrthedd i'r amgylcheddau ymosodol hyn yn sylweddol: mae'r palladium yn addasu haen ocsid wyneb y titaniwm, gan ei gwneud yn fwy sefydlog ac yn gallu gwrthsefyll chwalu, hyd yn oed mewn cyfryngau cyrydol llonydd neu gymesur uchel. Mae hyn yn golygu mai Gradd 7 yw'r dewis a ffefrir ar gyfer prosesu cemegol, ar y môr, a chymwysiadau olew a nwy lle byddai Gradd 2 yn methu.
Yn drydydd, eupriodweddau mecanyddolMae ychydig yn wahanol, er bod y ddau yn cael eu hystyried yn "gryfder cymedrol" Titaniwm CP. Mae gan Radd 2 gryfder tynnol ychydig yn uwch (yn nodweddiadol 552-689 MPa vs . 483 - 621 MPa ar gyfer gradd 7) a chryfder cynnyrch (yn nodweddiadol 414-552 MPa vs . 345 - 483 MPa ar gyfer gradd 7) oherwydd ei fod yn fwy na chaniatâd CONTSGEN. Fodd bynnag, mae Gradd 7 yn cynnig hydwythedd ychydig yn well (elongation 20-25% o'i gymharu â . 18 - 22% ar gyfer gradd 2) yn y cyflwr anelio, gan ei gwneud ychydig yn haws ei ffurfio yn siapiau cymhleth. Mae gan y ddwy radd fodwli tebyg o hydwythedd (~ 110 GPa) a chaledwch (Gradd 2: 160–190 HV; Gradd 7: 150-180 HV), felly mae eu hyblygrwydd a'u machinability yn gymharol at y mwyafrif o ddibenion.
Yn olaf,Ceisiadau a chostadlewyrchu'r gwahaniaethau hyn. Gradd 2 yw'r radd titaniwm CP a ddefnyddir fwyaf oherwydd ei chydbwysedd cost, ei ffurfioldeb a'i wrthwynebiad cyrydiad cyffredinol. Mae ei gymwysiadau'n cynnwys mewnblaniadau meddygol (sgriwiau, platiau), nwyddau defnyddwyr (achosion gwylio, gemwaith), cladin pensaernïol, ac offer cemegol pwysedd isel. Mae gradd 7, oherwydd y palladium ychwanegol (metel prin a drud), yn sylweddol fwy costus na Gradd 2 (20-50% yn uwch yn nodweddiadol, yn dibynnu ar amodau'r farchnad). Mae ei gost uwch yn cael ei gyfiawnhau gan ei wrthwynebiad cyrydiad uwchraddol, felly mae wedi'i gadw ar gyfer cymwysiadau uchel: adweithyddion prosesu cemegol, cyfnewidwyr gwres, cydrannau morol tanfor, offer twll i lawr olew a nwy, a dyfeisiau meddygol sy'n agored i hylifau corfforol cyrydol (ee, pympiau mewnblannadwy).
I grynhoi, er bod Gradd 2 yn ditaniwm CP amlbwrpas, cost-effeithiol ar gyfer amgylcheddau ysgafn, mae Gradd 7 yn amrywiad arbenigol sy'n gwrthsefyll cyrydiad wedi'i optimeiddio ar gyfer amodau lleihau llym-gyda'r ychwanegiad palladium yw'r ffactor craidd sy'n gyrru'r holl wahaniaethau eraill.
