Apa perbedaan antara titanium murni dan paduan titanium GR5?

Nilai titanium yang umum digunakan

GR1 (Grade2) titanium murni industri

GR2 (Grade3) titanium murni industri

GR7 (Kelas 11) Ti-0.2Pd

GR10 (Kelas 12) Ti-0.3Mo-0.8Ni

GR5 (AB-1) Ti-6Al-4V

Titanium murni industri dibagi menjadi tiga tingkatan: GR1, GR2 dan GR3 menurut kandungan pengotornya. Unsur pengotor interstisial dari ketiga jenis titanium murni industri ini meningkat secara bertahap, sehingga kekuatan mekanik dan kekerasannya juga meningkat secara bertahap, namun plastisitas dan ketangguhannya menurun.

Titanium murni industri yang umum digunakan dalam industri adalah GR2 karena ketahanan korosinya yang moderat dan sifat mekaniknya yang komprehensif. GR3 dapat digunakan ketika diperlukan persyaratan ketahanan aus dan kekuatan yang lebih tinggi. GR1 dapat digunakan ketika diperlukan kinerja cetakan yang lebih baik.

GR1, GR2 dan GR3 dalam standar nasional sesuai dengan Gr0, Gr1 dan Gr2 di UNS.

GR1 dan GR2 memiliki ketangguhan suhu rendah yang baik dan kekuatan suhu rendah yang tinggi bila kandungan besi ω adalah 0.095%, kandungan oksigen ω adalah 0.{{10} }8%, kandungan hidrogen ω adalah 0,0009%, dan kandungan nitrogen ω adalah 0,0062%, dan dapat digunakan sebagai bahan struktur suhu rendah di bawah -253 derajat .

Perbedaan antara GR1 dan GR2 adalah GR1 memiliki kandungan besi dan oksigen yang lebih tinggi, sehingga kekuatan GR2 lebih tinggi dari GR1.

GR5 mewakili sebagian besar paduan titanium suhu rendah. Kekuatannya akan meningkat seiring dengan penurunan suhu, namun plastisitasnya tidak akan banyak berubah. Ia mempertahankan keuletan dan ketangguhan yang baik pada suhu rendah -196-253 derajat, menghindari kerapuhan logam yang dingin, sehingga menjadikannya bahan yang ideal untuk wadah kriogenik, kotak penyimpanan, dan peralatan lainnya.

Ada banyak merk dan jenis paduan titanium, lebih dari 100 jenis. Ada 40-50 jenis yang tersedia di industri, dan hanya selusin yang paling umum digunakan. Ini mencakup berbagai titanium murni industri dan paduan titanium pilihan dengan selera berbeda, seperti Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, Ti{{7} }AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL- 2Sn-4Zr-2Mo , Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8AL-1Mo-1V, Ti{{ 24}}V-11Cr-3AL, Ti-15V—3Cr-3AL-Sn dan Ti-10V-2Fe{{ 33}}AL dan Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, dll. Namun, untuk sebagian besar negara, dua paduan penting pertama (Ti-6 Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn) adalah yang paling khas dan diakui oleh negara-negara di dunia.

Paduan titanium umumnya diberi nama berdasarkan strukturnya, yaitu paduan titanium (termasuk paduan dekat titanium), paduan titanium, dan paduan titanium (+). Dalam standar nasional Tiongkok, TA, TB, dan TC digunakan sebagai awalan untuk mewakili jenis paduan titanium, diikuti dengan nomor untuk mewakili nomor seri paduan. Misalnya, TA mewakili paduan titanium alfa, paduan titanium GR6 adalah paduan Ti5Al-2.5Sn; TB mewakili beta titanium. Paduan, TB2 adalah paduan Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al; TC mewakili paduan +, seperti paduan titanium GR5 adalah paduan Ti-6Al-4V.

Paduan titanium alfa terutama mengandung elemen stabil alfa. Dalam keadaan stabil pada suhu kamar, pada dasarnya paduan titanium fase alfa, seperti titanium murni industri (GR1, GR2, GR3, GR4) dan GR6 (Ti-5Al-5Sn). Paduan titanium alfa terutama digunakan dalam industri kimia, petrokimia, dan pengolahan. Dalam industri ini, pertimbangan utama adalah ketahanan terhadap korosi dan kemampuan proses dari paduan tersebut. Titanium murni industri (TA0-GR3 empat jenis), paduan yang mengandung paladium paduan titanium GR7 (paduan titanium-paladium GR7) dan paduan yang mengandung sejumlah kecil molibdenum dan nikel (paduan titanium-molibdenum-nikel GR10) lebih disukai.

Dekat paduan titanium, sejumlah kecil elemen penstabil ditambahkan ke paduan titanium jenis ini. Dalam keadaan stabil pada suhu kamar, struktur anil mengandung sejumlah kecil senyawa fasa atau intermetalik, umumnya tidak lebih dari 10%, seperti GR11 (Ti-8Al-1Mo-1 V ), yang merupakan paduan titanium yang dikembangkan di Amerika Serikat untuk digunakan pada suhu tinggi, namun kandungan aluminium yang tinggi dapat menyebabkan masalah korosi tegangan garam termal; GR15 (Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr) adalah paduan BT20 yang dikembangkan di Rusia. Paduan titanium GR11 adalah paduan yang mirip dengan paduan titanium GR15. Yang terakhir mengurangi kandungan aluminium dan meningkatkan zirkonium, sehingga menjaga ketahanan panas dan meningkatkan korosi tegangan efek garam panas. + paduan senyawa GR13 (Ti-2.5CU) adalah paduan IMI230 yang dikembangkan di Inggris.

+ paduan titanium mengandung lebih banyak elemen penstabil dan merupakan paduan titanium yang terdiri dari dan fase dalam keadaan stabil pada suhu kamar. konten umumnya 10%-50%. + Paduan titanium memiliki kekuatan sedang dan dapat diperkuat dengan perlakuan panas, tetapi kinerja pengelasannya buruk. Tergantung pada ekuivalen molibdenumnya, jenis paduan ini dapat dibagi menjadi jenis martensit dan transisi. Diantaranya, paduan khas Ti-6Al{-4V dikembangkan oleh Water City Arsenal di Amerika Serikat pada tahun 1954. Paduan ini banyak digunakan dalam industri dirgantara. Produk paduan ini menyumbang 55%-65% produksi paduan titanium dan dapat digunakan untuk memproduksi berbagai produk luar angkasa berukuran besar. Tempa dan bagiannya, paduan Ti-6Al-4V memiliki sifat komprehensif yang sangat baik, paling banyak diteliti secara intensif, telah digunakan paling lama, dan memiliki jangkauan aplikasi terluas. Oleh karena itu, paduan tersebut mempertahankan vitalitas yang kuat sejak kelahirannya setengah abad yang lalu. Merek Tiongkok adalah GR5, divisi Timet dari American Titanium Metal Company adalah Ti-6Al-4V, American Active Metal Company adalah RMI6Al4V, British Titanium Company adalah IMI318, Rusia adalah BT6, Sumitomo Jepang adalah ST-Al40, dan Perancis adalah TA6V. Jerman adalah LT31.

Elemen tambahan pada paduan titanium dinyatakan dengan ekuivalen molibdenum [Mo1]ep dan ekuivalen aluminium [Al]ep: dan paduan mendekati titanium [Mo1]ep adalah 12-13, [Al]ep adalah 5-8; + Paduan titanium [Mo1] ep adalah 5-12, [Al] ep adalah 6-30; paduan titanium (paduan metastabil) [Mo1] ep adalah 12-25, [Al] ep adalah 5-8. Lebih cocok bagi desainer untuk mengklasifikasikan berdasarkan intensitas, yang dapat dibagi menjadi intensitas rendah, intensitas normal, intensitas sedang, intensitas tinggi dan intensitas maksimum.

⑴Titanium murni industri

Titanium murni industri adalah titanium logam padat dengan kandungan titanium tidak kurang dari 99% dan mengandung sedikit besi, oksigen, karbon, nitrogen, hidrogen, dan pengotor lainnya. Pengotor yang memiliki dampak paling nyata terhadap sifat mekanik titanium murni adalah oksigen, nitrogen dan besi, terutama oksigen. Reaksi antara hidrogen dan titanium bersifat reversibel. Dampak utama hidrogen terhadap kinerja titanium adalah "penggetasan hidrogen". Biasanya ditetapkan bahwa kandungan hidrogen tidak boleh melebihi 00,03%-00,05% hidrogen. Meskipun titanium murni industri memiliki kisi heksagonal ( ) yang padat pada suhu kamar, rasio aksialnya kecil (c/a=10,587) dan memiliki kemampuan proses yang baik. Titanium murni memiliki sifat mampu bentuk dan pengelasan yang baik serta tidak sensitif terhadap perlakuan panas.

Titanium murni industri telah disertakan dalam standar internasional ISO5832-2-1999 sebagai bahan logam untuk implan bedah. Bahan yang memenuhi implan jangka panjang harus memiliki persyaratan dasar berikut: ketahanan terhadap korosi, biokompatibilitas, kekuatan tarik yang unggul, ketahanan lelah dan memiliki ketangguhan yang baik, alat abrasif yang elastis, ketahanan aus dan harga yang memuaskan.

⑵ Paduan titanium tahan korosi

Paduan titanium tahan korosi cocok untuk digunakan pada media yang sangat korosif, terutama paduan berkekuatan rendah. Di bidang non-dirgantara, keunggulan ketahanan korosi yang baik terutama digunakan. Paduan titanium tahan korosi meningkatkan ketahanan korosi titanium murni industri dalam media pereduksi (seperti asam klorida, asam sulfat, asam fosfat, asam oksalat, dan asam format). Saat ini, titanium molibdenum matang, titanium paladium, titanium molibdenum nikel, titanium nikel, titanium tantalum, dll.

Paduan titanium-molibdenum adalah yang paling awal dipelajari (pada tahun 1952). Ini memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dalam mereduksi asam klorida. Paduan Ti-30Mo tahan terhadap perebusan 5% asam karbonat, perebusan 5% asam sulfat, perebusan 10% asam fosfat, perebusan dalam 10% asam asetat dan perebusan 50% asam format, maksimum umum laju korosi adalah 0.0254-0.0508mm/a. Laju korosi titanium murni dalam larutan asam sulfat 10% pada suhu 93,3 derajat mencapai 38.1-50.8mm/a; Paduan Ti-30Mo dalam Ketahanan korosi pada media pengoksidasi buruk. Karena penambahan paduan molibdenum-hafnium kepadatan tinggi, peleburan, pemrosesan dan pengelasan akan membawa bencana udara tertentu. Dari paduan titanium-molibdenum, diperoleh paduan titanium tahan korosi seperti titanium-molibdenum-niobium, titanium-molibdenum-zirkonium, dan titanium-molibdenum-paladium.

Paduan titanium-paladium GR7 memiliki ketahanan korosi yang sangat baik pada media pengoksidasi. Ia juga memiliki ketahanan korosi tertentu terhadap media pereduksi, dan terutama dapat meningkatkan ketahanannya terhadap korosi celah pada media dengan konsentrasi ion klorida tinggi. Paduan titanium GR7 mengandung paladium 0,2%. Dalam 5% asam sulfat mendidih, paduan titanium-paladium GR7 dapat mengurangi laju korosi dari 48,26 mm/a (titanium murni industri) menjadi 0,508 mm/a, dan meningkatkan ketahanan korosi sekitar 95 kali lipat. Paduan ini memiliki sifat pemrosesan, pembentukan, dan pengelasan yang baik, tetapi mengandung logam mulia paladium dan harganya mahal.

Paduan titanium beta. Paduan titanium jenis ini mengandung cukup banyak unsur beta stabil. Pada laju pendinginan yang sesuai, struktur suhu ruangan semuanya merupakan fase beta. Biasanya dapat dibagi menjadi paduan titanium beta yang dapat diolah dengan panas (paduan titanium beta stabil meta) dan titanium beta stabil. paduan. Paduan titanium beta yang dapat diolah dengan panas memiliki plastisitas proses yang sangat baik dalam kondisi pendinginan, dapat dibentuk menjadi pelat dingin, dan dapat memperoleh kekuatan tarik suhu kamar hingga 1300-1400MPa melalui perlakuan penuaan.

Komposisi nominal paduan titanium-molibdenum-nikel GR10 adalah Ti-0.3Mo-0.8Ni. Ini adalah paduan Ti-12 yang diteliti dan dikembangkan oleh Amerika Serikat pada pertengahan-1970s. Ini adalah paduan titanium yang tahan terhadap korosi celah. Kekuatan tarik paduan pada 300 derajat Ini dua kali lebih tinggi dari titanium murni, dan ketahanan korosi terhadap media pereduksi meningkat secara signifikan. Korosi celah tidak terjadi pada klorida pada suhu 150-200 derajat .

Suhu penggunaan paduan titanium-nikel (Ti-2Ni) dalam peralatan desalinasi suhu tinggi bisa mencapai sekitar 200 derajat .

Paduan titanium-tantalum (Ti-5Ta) adalah paduan titanium tipe tahan korosi asam nitrat yang diproduksi oleh Rusia dengan merek paduan 4204 dan Kobe Steel Jepang dengan merek KS50Ta. Paduan ini memiliki kinerja proses dan kinerja pengelasan yang baik, dan laju korosi dalam aliran asam nitrat pada derajat 100-200 kurang dari 0,1 mm/a. Ini telah diterapkan dalam peralatan pemulihan asam nitrat dan proses pemrosesan ulang bahan bakar nuklir.

⑶ Paduan titanium struktural

Paduan titanium berkekuatan rendah yang diklasifikasikan berdasarkan kekuatannya terutama digunakan di lingkungan tahan korosi, sedangkan paduan titanium lainnya digunakan di bagian struktural, yang disebut paduan titanium struktural. Paduan titanium berkekuatan biasa (sekitar 500MPa), terutama termasuk titanium murni industri, Ti-2Al-1.5Mn (TC1), dan Ti-3Al-2.5V (GR18 ), telah banyak digunakan. Karena pemrosesannya yang baik dan sifat mampu bentuk serta kemampuan lasnya, paduan ini digunakan untuk membuat berbagai bagian pelat penerbangan dan pipa hidrolik, serta produk sipil sepeda. Paduan khas paduan titanium berkekuatan sedang (sekitar 900MPa) adalah Ti-6Al-4V (GR5), yang banyak digunakan dalam industri paduan titanium dirgantara. Pelat paduan titanium berkekuatan tinggi memiliki kekuatan tarik suhu ruangan lebih dari 1100MPa. Ini terdiri dari paduan hampir titanium dan paduan titanium metastabil. Hal ini terutama digunakan untuk menggantikan baja struktural berkekuatan tinggi yang biasa digunakan dalam struktur pesawat terbang. Paduan khasnya adalah Ti-13V- 11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn dan Paduan Ti-10V-2Fe-3Al, dll.

4. Paduan titanium tahan panas

Paduan titanium tahan panas adalah paduan titanium yang cocok untuk pengoperasian jangka panjang pada suhu lebih tinggi. Ini memiliki kekuatan sesaat dan tahan lama yang tinggi di seluruh rentang suhu pengoperasian. Ia memiliki stabilitas termal yang baik, ketahanan mulur dan plastisitas pada suhu kamar, dan memiliki ketahanan lelah yang baik pada suhu tinggi. Hal ini terutama digunakan untuk memproduksi cakram, bilah, selubung pemasukan udara dan komponen pesawat di kompresor. Paduan titanium tahan panas merupakan paduan titanium tipe + yang diperkuat larutan padat dan paduan titanium tipe dekat. + jenis paduan titanium tahan panas yang dapat bekerja dalam waktu lama di bawah 500 derajat mengandung lebih banyak elemen penstabil, dan setara aluminium di atas 6. Dengan menambahkan elemen penstabil beta yang sesuai, paduan tersebut tidak hanya menampilkan kekuatan sesaat yang tinggi pada suhu tinggi, tetapi juga memiliki plastisitas yang cukup. Paduan yang umum mencakup GR5 (Ti-6Al-4V), TC6 (Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5 Fe -0.3Si) dan TC11 (Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si). -Jenis paduan titanium tahan panas yang bekerja dalam waktu lama di bawah 500 derajat mengandung sejumlah kecil elemen penstabil. Setara aluminium hampir semuanya di atas 7, dan paduan tersebut memiliki lebih banyak fase dalam keadaan setimbang, sehingga paduan ini memiliki ketahanan mulur yang lebih tinggi dan ketahanan lelah yang lebih baik serta ketangguhan patah di atas 500 derajat. Karena paduan tipe hampir memiliki sifat komprehensif yang sangat baik, ia telah menjadi sistem utama paduan tahan panas. Paduan yang umum adalah Ti-8Al-1Mo-1V (US Ti-811), Ti6Al-2Zr-1Mo-1 V (BT20 Rusia), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (US Ti-6242) dan Ti-5.5Al { {54}}.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si (UK IMI-829).

5. Paduan titanium suhu rendah

Paduan titanium suhu rendah adalah dan + paduan titanium yang cocok untuk digunakan pada suhu rendah. Jenis paduan ini meningkat seiring penurunan suhu, dan ketangguhannya jarang menurun seiring penurunan suhu, sehingga dapat digunakan sebagai bagian struktur bersuhu rendah. Tren pengembangan paduan titanium suhu rendah adalah mengurangi kandungan oksigen dari 0,2% (tingkat biasa) menjadi 0,12% untuk membentuk paduan titanium (ELI) tingkat celah yang sangat rendah. Dapat digunakan pada suhu sangat rendah (<77K). Typical alloys are Ti-5Al-2.5Sn (ELI). Ti-5Al-2.5Sn (ELI is the US military standard MIL-9047) developed in the United States in the early 1960s. China successfully copied the alloy in the late 1970s and called it GR6 titanium alloy, Ti-5Al-2.5Sn (ELI) alloy. Especially suitable for liquid fuel storage containers operating at low temperatures of -255°C. There are many brands and varieties of titanium alloys, more than 100 types. There are 40-50 types available in industry, and only a dozen are most commonly used. These include various industrial pure titanium and selected titanium alloys of different tastes, such as Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, Ti-2AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL- 2Sn-4Zr-2Mo, Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8AL-1Mo-1V, Ti-13V-11Cr-3AL, Ti-15V—3Cr-3AL-Sn and Ti-10V-2Fe-3AL and Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, etc. However, for most countries, the first two important alloys (Ti-6Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn) are the most typical and recognized by countries around the world.