Gred 7 Titanium, secara rasmi ditetapkan sebagaiTi-0.15pd(Titanium - 0.15% paladium), adalah varian khusus dari titanium (CP) secara komersil yang stabil dengan sedikit paladium. Ia berada di bawah kategori titanium yang tidak disengajakan (bukannya aloi titanium pelbagai elemen seperti Gred 5 Ti-6Al-4V) tetapi diubahsuai untuk menangani batasan kritikal standard CP Titanium: rintangan yang lemah terhadap kakisan setempat.
Gred ini ditakrifkan oleh piawaian industri seperti ASTM B265 (untuk plat titanium, lembaran, dan jalur), AMS 4928 (spesifikasi bahan aeroangkasa), dan ISO 5832 - 7, yang menggariskan keperluan pembuatan, ujian, dan prestasi. Penambahan paladium adalah pembezaan utama-meningkatkan keupayaan bahan untuk menahan persekitaran yang menghakis, terutamanya mengurangkan keadaan seperti asid sulfurik, penyelesaian klorida panas, air laut yang bertakung, dan aliran proses kimia tertentu.
Gred 7 Titanium mengekalkan manfaat teras CP titanium, termasuk ketumpatan rendah (kira -kira 4.51 g/cm³, kira -kira 60% ketumpatan keluli), biokompatibiliti yang sangat baik (menjadikannya sesuai untuk aplikasi perubatan), kebolehbagaian yang baik (ia boleh menjadi sejuk - Aplikasi utamanya adalah dalam industri di mana rintangan kakisan adalah yang paling utama, seperti pemprosesan kimia (reaktor, penukar haba, injap), kejuruteraan luar pesisir dan marin (komponen bawah laut, pengikat), minyak dan gas (alat bawah tanah, peralatan kepala), dan peranti perubatan (komponen yang dapat dikeluarkan kepada cecair badan). Ia juga digunakan dalam sistem kriogenik, kerana sifat mekanikalnya tetap stabil pada suhu yang sangat rendah (turun hingga -253 darjah).
Komposisi kimia gred 7 titanium dikawal ketat oleh piawaian antarabangsa (misalnya, ASTM B265, ISO 5832-7) untuk memastikan prestasi yang konsisten, terutamanya dari segi ketahanan kakisan dan kestabilan mekanikal. Komposisi ini dikuasai oleh titanium, dengan paladium sebagai elemen aloi utama (dan hanya disengajakan), dan jumlah kekotoran yang sangat terhad untuk mengelakkan menjejaskan sifat bahan.
Rentang tipikal dan maksimum yang dibenarkan untuk komponen utama (mengikut peratusan berat) adalah seperti berikut:
Titanium (Ti):Logam asas, menyumbang baki komposisi (kira -kira 99.78-99.88%). Kandungan titanium yang tinggi ini memastikan bahan mengekalkan ciri -ciri CP titanium, seperti ketumpatan rendah dan biokompatibiliti.
Palladium (PD):Unsur pengaliran kritikal, yang terdapat dalam lingkungan 0.12-0.20%. Penambahan kecil tetapi tepat ini adalah apa yang membezakan gred 7 dari gred titanium CP standard (contohnya, gred 2). Palladium bertindak sebagai penstabil kakisan dengan mempromosikan pembentukan lapisan oksida pasif yang lebih stabil pada permukaan titanium - lapisan ini menghalang kakisan setempat (seperti Pitting atau Crevice Corrosion) dalam persekitaran pengurangan yang keras.
Besi (Fe):Kekotoran yang sama, terhad kepada maksimum 0.25%. Besi yang berlebihan dapat mengurangkan rintangan kakisan dan meningkatkan kelembutan, jadi kepekatannya dikawal ketat.
Karbon (c):Terhad kepada maksimum 0.08%. Karbon boleh membentuk karbida dengan titanium, yang boleh melemahkan bahan dan mengurangkan kemulurannya, jadi ia disimpan pada tahap yang rendah.
Nitrogen (n):Terhad kepada maksimum 0.05%. Nitrogen boleh meningkatkan kekuatan tetapi juga mengurangkan kemuluran dan ketahanan kakisan, jadi kandungannya terhad.
Hidrogen (H):Terhad kepada maksimum 0.015%. Hidrogen sangat memudaratkan titanium, kerana ia boleh menyebabkan "Hydrogen Embrittlement" - fenomena yang menjadikan bahan rapuh dan terdedah kepada retak di bawah tekanan. Oleh itu, kawalan ketat hidrogen adalah kritikal untuk integriti struktur.
Oksigen (o):Terhad kepada maksimum 0.20%. Oksigen adalah kekotoran biasa dalam titanium yang sedikit meningkatkan kekuatan tetapi dapat mengurangkan kemuluran; Kepekatannya seimbang untuk mengekalkan kekuatan yang baik - nisbah kemuluran.
Tidak ada unsur -unsur aloi yang disengajakan yang terdapat dalam Gred 7 Titanium - komposisinya sengaja mudah untuk memelihara kesucian dan biokompatibiliti CP titanium sambil memanfaatkan paladium untuk perlindungan kakisan yang dipertingkatkan.
Ciri -ciri mekanikal gred 7 titanium disesuaikan untuk mengimbangi kekuatan, kemuluran, dan kebolehbaburan, sambil mengekalkan rintangan kakisan yang dibolehkan oleh paladium. Ciri -ciri ini diukur di bawah keadaan standard (suhu bilik, melainkan dinyatakan sebaliknya) dan ditakrifkan oleh piawaian seperti ASTM B265 dan AMS 4928.
Kekuatan tegangan (UTS):Biasanya berkisar antara 483 MPa hingga 621 MPa (70,000 hingga 90,000 psi). Kekuatan sederhana ini lebih tinggi daripada titanium gred 1 CP tetapi sedikit lebih rendah daripada gred 2, disebabkan oleh kandungan oksigen yang terkawal dan penambahan paladium. Ia mencukupi untuk kebanyakan pemprosesan kimia dan aplikasi marin, di mana keperluan kekuatan seimbang dengan rintangan kakisan dan kebolehbagaian.
Kekuatan hasil (0.2% mengimbangi):Biasanya berkisar antara 345 MPa hingga 483 MPa (50,000 hingga 70,000 psi). Kekuatan hasil adalah tekanan di mana bahan mula berubah bentuk secara kekal; Julat ini memastikan bahawa Gred 7 dapat menahan beban operasi tanpa ubah bentuk yang berlebihan.
Pemanjangan pada rehat:Biasanya 20-25% (untuk lembaran atau plat dengan ketebalan lebih besar daripada atau sama dengan 1.6 mm). Pemanjangan yang tinggi menunjukkan kemuluran yang baik, yang bermaksud bahan boleh diregangkan, bengkok, atau dibentuk menjadi bentuk kompleks tanpa retak - Ini penting untuk proses pembuatan seperti kimpalan, rolling, dan lenturan.
Modulus Keanjalan (Modulus Young):Kira -kira 110 GPa (16 x 10⁶ psi). Nilai ini sama dengan gred titanium CP yang lain dan kira -kira separuh modulus keluli, yang bermaksud gred 7 lebih fleksibel di bawah tekanan (berguna untuk aplikasi di mana redaman getaran atau pesongan terhad diperlukan).
Kekerasan:Biasanya 150-180 HV (kekerasan Vickers) atau 80-90 HRB (Rockwell B). Kekerasan yang sederhana memastikan ia tidak terlalu rapuh dan boleh dimesin dengan alat yang betul (contohnya, alat pemotongan karbida), sementara masih menawarkan rintangan haus yang mencukupi untuk persekitaran yang tidak sopan -.
Kekuatan Keletihan:Pada 10 ⁷ kitaran (suhu bilik, beban terbalik sepenuhnya), Gred 7 mempunyai kekuatan keletihan tipikal 172-207 MPa (25,000-30,000 psi). Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang tertakluk kepada beban berulang atau kitaran, seperti pengikat laut atau komponen berputar dalam pam kimia.
Sifat Cryogenic:Tidak seperti beberapa logam, Gred 7 Titanium mengekalkan kemuluran dan ketangguhannya pada suhu yang sangat rendah (hingga ke - 253 darjah). Kekuatan tegangan dan kekuatan hasilnya meningkat sedikit pada suhu kriogenik, sementara pemanjangan tetap tinggi-ini menjadikannya ideal untuk tangki simpanan kriogenik atau komponen aeroangkasa yang terdedah kepada persekitaran sejuk.
Terutama, sifat mekanikal gred 7 kurang sensitif terhadap rawatan haba berbanding dengan gred titanium aloi (contohnya, gred 5), seperti yang digunakan terutamanya dalam keadaan anil untuk memaksimumkan kemuluran dan ketahanan kakisan. Kerja sejuk boleh meningkatkan kekuatannya (contohnya, kekuatan tegangan sehingga 700 MPa) tetapi boleh mengurangkan kemuluran, jadi ini hanya dilakukan untuk aplikasi kekuatan tinggi - tertentu.
Gred 2 dan Gred 7 titanium kedua -duanya diklasifikasikan sebagai titanium secara komersil (CP), yang bermaksud mereka terdiri daripada titanium dengan unsur -unsur pengaliran yang minimum, tetapi mereka berbeza dengan ketara dalam komposisi, rintangan kakisan, sifat mekanik, dan aplikasi. Perbezaan ini timbul daripada penambahan paladium yang disengajakan kepada gred 7, yang tidak hadir dalam gred 2. Di bawah adalah pecahan terperinci mengenai perbezaan utama mereka:
Pertama, dalamKomposisi kimia, Gred 2 adalah "standard" cp titanium yang tidak disengajakan tanpa unsur aloi yang disengajakan - komposisinya adalah 99.6%+ titanium, dengan kekotoran jejak (besi kurang daripada atau sama dengan 0.30%, kurang daripada 0.25%, kurang daripada 0.08 0.015%) dikawal untuk mengekalkan prestasi asas. Sebaliknya, gred 7 adalah aPalladium - stabilCp titanium, yang mengandungi paladium 0.12-0.20%(satu -satunya elemen pengaliran yang disengajakan) sebagai tambahan kepada kekotoran jejak yang sama (dengan had yang sedikit lebih ketat, misalnya, besi kurang daripada atau sama dengan 0.25%, oksigen kurang daripada atau sama dengan 0.20%). Penambahan paladium ini adalah perbezaan asas antara kedua -dua gred.
Kedua,Rintangan kakisanadalah perbezaan yang paling berkesan. Gred 2 menawarkan rintangan kakisan umum yang baik dalam persekitaran ringan, seperti udara, air tawar, asid cair (contohnya, asid asetik), dan kebanyakan cecair badan - Ini adalah mengapa ia digunakan secara meluas dalam implan perubatan (misalnya, plat tulang) dan aplikasi seni bina. Walau bagaimanapun, ia terdedah kepadaKakisan setempat(Pitting, Crevice Corrosion) dalam persekitaran pengurangan yang keras, seperti penyelesaian klorida panas (misalnya, air laut pada suhu tinggi), asid sulfurik, atau asid fosforik. Sebaliknya, Gred 7 telah meningkatkan ketahanan terhadap persekitaran yang agresif ini: paladium mengubah lapisan oksida permukaan titanium, menjadikannya lebih stabil dan tahan terhadap kerosakan, walaupun dalam media konsentrasi-. Ini menjadikan Gred 7 pilihan pilihan untuk pemprosesan kimia, luar pesisir, dan aplikasi minyak dan gas di mana Gred 2 akan gagal.
Ketiga, merekasifat mekanikalberbeza sedikit, walaupun kedua -duanya dianggap "kekuatan sederhana" CP titanium. Gred 2 mempunyai kekuatan tegangan yang sedikit lebih tinggi (biasanya 552-689 MPa vs . 483 - 621 MPa untuk gred 7) dan kekuatan hasil (biasanya 414-552 MPa vs. 345 - 483 MPa untuk gred 7) Gred 7, bagaimanapun, menawarkan kemuluran yang lebih baik (pemanjangan 20-25% vs . 18 - 22% untuk gred 2) dalam keadaan anil, menjadikannya sedikit lebih mudah untuk membentuk bentuk kompleks. Kedua -dua gred mempunyai moduli keanjalan yang sama (~ 110 GPa) dan kekerasan (Gred 2: 160-190 HV; Gred 7: 150-180 HV), jadi fleksibiliti dan kebolehkerjaan mereka dapat dibandingkan untuk kebanyakan tujuan.
Akhirnya,aplikasi dan kosmencerminkan perbezaan ini. Gred 2 adalah gred titanium CP yang paling banyak digunakan kerana keseimbangan kos, kebolehbaburan, dan rintangan kakisan umum. Aplikasinya termasuk implan perubatan (skru, plat), barangan pengguna (kes menonton, perhiasan), pelapisan seni bina, dan peralatan kimia tekanan rendah -. Gred 7, disebabkan paladium tambahan (logam yang jarang dan mahal), jauh lebih mahal daripada gred 2 (biasanya 20-50% lebih tinggi, bergantung kepada keadaan pasaran). Kosnya yang lebih tinggi dibenarkan oleh rintangan kakisan yang unggul, jadi ia dikhaskan untuk aplikasi yang tinggi -: reaktor pemprosesan kimia, penukar haba, komponen marin bawah laut, alat bawah tanah minyak dan gas, dan peranti perubatan yang terdedah kepada cecair badan yang menghakis (misalnya, pam yang tidak dapat ditanam).
Secara ringkasnya, sementara Gred 2 adalah serba boleh, kos - CP Titanium yang berkesan untuk persekitaran ringan, Gred 7 adalah varian yang khusus, kakisan - yang dioptimumkan untuk keadaan pengurangan harsh -
