En camps d’avantguarda com ara aeroespacial, implants mèdics i productes químics de gamma alta, els materials de titani s’han convertit en una elecció insubstituïble a causa de la seva excel·lent relació de força-pes i resistència a la corrosió ., tanmateix, dins de la família de titani, el titani pur industrial TA1 (GR1) i el TC4 de titani TC4 (Ti -6 al -4 v, gr5) Exhibeixen actuacions sorprenentment diferents en termes de composició química, propietats físiques i aplicacions pràctiques .
De les diferències compositives segons els estàndards ASTM (TA1 (GR1) amb una puresa de fins a 99 . 5% enfront de TC4 (GR5) amb un 6% d'alumini i un 4% de vanadi aliatge), fins a la disparitat significativa en propietats mecàniques (TC4 (GR5) amb una resistència a la tensió que supera els 900 mPa d’escenaris d’aplicació (TA1 (GR1) que dominen els canonades químiques mentre que TC4 (GR5) governant el gall en motors d’avions): aquest “enfrontament de rendiment” en el domini de materials de titani reflecteix l’alineació profunda entre les ciències materials i les demandes d’enginyeria.
Aquest article, basat en estàndards com ASTM B265/F1472, analitzarà sistemàticament les diferències essencials entre aquests dos materials de titani clau des de la microestructura fins a l'aplicació macro, ajudant -vos a coincidir amb precisió de la selecció de materials amb els requisits del projecte .
1.
|
Element |
Ta1(Gr1) |
TC4 (GR5) |
|
Ti |
Superior o igual al 99,5% |
Romanent |
|
Al |
- |
5.5-6.75% |
|
V |
- |
3.5-4.5% |
|
Fe (MAX) |
0.20% |
0.40% |
|
O (màxim) |
0.18% |
0.20% |
|
C (MAX) |
0.08% |
0.08% |
|
N (màxim) |
0.03% |
0.05% |
|
H (max) |
0.015% |
0.015% |
TA1 (GR1) (titani pur industrial)
Components principals: contingut de titani (ti) superior o igual a 99 . 5%, amb impureses de traça (com ferro, carboni, oxigen, nitrogen, etc .).
No hi ha altres elements d'aliatge, propers al titani pur .
Tc4 (gr5) (ti -6 al -4 v)
Components principals: Titani (Ti) com a base, amb un 6% d'alumini (Al) i un 4% de vanadi (v) afegits .
És un aliatge de titani de doble fase, amb un rendiment millorat mitjançant l'aliatge .
2.
|
Propietat |
Ta1(Gr1) |
TC4 (GR5) |
|
Densitat (g/cm³) |
4.51 |
4.43 |
|
Punt de fusió (grau) |
Al voltant de1668 |
Al voltant de1600-1650 |
|
Conductivitat tèrmica (w/m · k) |
17 |
6.7 |
|
Resistència elèctrica (μω · m) |
0.42 |
1.7 (a causa dels elements d'aliatge) |
|
Coeficient d’expansió tèrmica (10⁻⁶/ grau) |
8.6 |
8.9 |
Diferència: TC4 (GR5) té una conductivitat tèrmica inferior i una major resistivitat elèctrica a causa de l’aliatge, adequat per a components estructurals d’alta temperatura, però amb una dissipació de calor més pobra .
3.
|
Propietat |
Ta1(Gr1) |
TC4 (GR5) |
|
Força de tracció (MPA) |
240-550 |
895-930 (min) |
|
Força de rendiment (MPA) |
170-485 |
825 (min) _ |
|
Allargament (%) |
24(min) _ |
10(min) _ |
|
Duresa (HV) |
Inferior (uns 120 HV) |
Més alt (uns 330 HV) |
|
Mòdul elàstic (GPA) |
102 |
110-114 |
Diferència: TC4 (GR5) té una força 2-3 vegades la de TA1 (GR1), però amb la plasticitat inferior (allargament inferior) .
TC4 (GR5) té una millor resistència a la fatiga i la resistència al fluix (adequada per a càrregues dinàmiques) .
4. Resistència a la corrosió
Punts comuns: tots dos passen ASTM B 861/b 862 proves de corrosió i funcionen bé en entorns de mar i clorur .
Diferències:
TA1 (GR1): lleugerament millor en la reducció d’àcids (com l’àcid clorhídric) que TC4 (GR5) (a causa del risc de segregació Al/V) .
TC4 (GR5): pot formar una pel·lícula protectora a causa de l’element AL en ambients d’oxidació d’alta temperatura, però té una sensibilitat de corrosió de tensió lleugerament més elevada .
5.
|
Elaborar |
Ta1(Gr1) |
TC4 (GR5) |
|
Treball fred |
Excel·lent (ASTM B381 permet un dibuix profund) |
Requereix recuit (altrament propens a la fissura) |
|
Treball en calent |
No es requereix |
Requereix la temperatura de transició de la fase (~ 955 graus) |
|
Soldabilitat |
Excel·lent (soldadura TIG/làser, ASTM B 862) |
Bé (requereix gas protector per evitar l’oxidació) |
|
Mecanització |
TEndència per enganxar -se a la fulla |
Pitjor (requereix eines especials) |
6.
|
Camp |
Ta1(Gr1) |
TC4 (GR5) |
|
Aeroespacial |
Components no carregadors (com ara tubs) |
Blades del motor, engranatge de desembarcament (AMS 4928/4930) |
|
Indústria química |
Intercanviadors de calor, reactors (ASTM SB338) |
Vàlvules d’alta pressió, cossos de bombes |
|
Mèdic |
Plaques òssies, cargols (ASTM F67) |
Articulacions artificials, implants dentals (ASTM F136) |
|
Marí |
Canonades d'aigua de mar (ASTM SB338) |
HULLS de pressió submarina (MIL-DTL -46077) |
|
Cés |
Decoració de la construcció, caps del club de golf |
Carreres de connexió de carreres, marcs de bicicleta de gamma alta |
7. cost
TA1 (GR1): preu inferior (a causa de l’absència d’elements d’aliatge costosos) .
TC4 (GR5): un cost més elevat (conté alumini i vanadi i té un procediment de processament complex) .
Els dos es complementen, cobrint les exigències de les indústries bàsiques a les tecnologies d’avantguarda en tots els escenaris .
