ไทเทเนียมเป็นสารประเภทใด?

โลหะผสมไทเทเนียมสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามองค์กร (1 ไทเทเนียมที่มีส่วนประกอบของอะลูมิเนียมและดีบุก 2 ไทเทเนียมที่มีส่วนประกอบของโลหะผสม เช่น อลูมิเนียม โครเมียม โมลิบดีนัม และวานาเดียม 3 ไทเทเนียมที่มีส่วนประกอบของอะลูมิเนียมและวานาเดียม) โลหะผสมไทเทเนียมมีความแข็งแรงสูงและมีความหนาแน่นต่ำ มีคุณสมบัติทางกลที่ดี มีความเหนียว และทนต่อการกัดกร่อน ความต้านทานเป็นสิ่งที่ดีมาก นอกจากนี้: ประสิทธิภาพกระบวนการโลหะผสมไทเทเนียมไม่ดี การตัดและการประมวลผลยาก ในการประมวลผลด้วยความร้อน ดูดซับไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอน และสิ่งสกปรกอื่น ๆ ได้ง่ายมาก นอกจากนี้ยังมีความต้านทานการสึกหรอต่ำ กระบวนการผลิตมีความซับซ้อน โลหะผสมไทเทเนียมกับโลหะผสมที่มีพื้นฐานจากไทเทเนียมที่ประกอบด้วยองค์ประกอบอื่น ๆ การผลิตไทเทเนียมทางอุตสาหกรรมเริ่มต้นในปี 1948 การพัฒนาความต้องการของอุตสาหกรรมการบินเพื่อให้อุตสาหกรรมไทเทเนียมมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีประมาณร้อยละ 8 ปัจจุบัน ผลผลิตประจำปีของวัสดุแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมทั่วโลกมีเกรดโลหะผสมไทเทเนียมมากกว่า 40,000 ตันเกือบ 30 ชนิด โลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ Ti-6Al{{10}}V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) และไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม (TA1, TA2 และ TA3) โลหะผสมไททาเนียมส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน ตามด้วยชิ้นส่วนโครงสร้างสำหรับจรวด ขีปนาวุธ และเครื่องบินความเร็วสูง ในช่วงกลาง{{20}} ไทเทเนียมและโลหะผสมของไทเทเนียมถูกนำมาใช้โดยทั่วไป การใช้งานทางอุตสาหกรรมเพื่อสร้างอิเล็กโทรดสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กโทรลิซิส คอนเดนเซอร์สำหรับโรงไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนสำหรับโรงกลั่นปิโตรเลียมและการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ตลอดจนอุปกรณ์ควบคุมมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ไทเทเนียมและโลหะผสมของมันได้กลายเป็นวัสดุโครงสร้างที่ทนต่อการกัดกร่อน นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตวัสดุกักเก็บไฮโดรเจนและรูปร่างโลหะผสมหน่วยความจำ จีนเริ่มวิจัยเกี่ยวกับโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมในปี 1956 การผลิตไทเทเนียมทางอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในช่วงกลาง-1960 และโลหะผสม TB2 ได้รับการพัฒนา ลักษณะเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุโลหะอื่นๆ โลหะผสมไททาเนียมมีข้อดีดังต่อไปนี้: 1 ความแข็งแรงจำเพาะสูง (ความต้านทานแรงดึง / ความหนาแน่น) (ดูแผนภูมิ) ความต้านทานแรงดึงสูงถึง 100 ~ 140kgf/mm2 ในขณะที่ความหนาแน่นของเหล็กเพียง 60% 2. ความแข็งแรงที่ดีที่อุณหภูมิปานกลาง การใช้อุณหภูมิสูงกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์สองสามร้อยองศา ในช่วงกลางของอุณหภูมิยังคงสามารถรักษาความแข็งแรงที่ต้องการได้ สามารถอยู่ในอุณหภูมิการทำงานระยะยาวได้ 450-500 องศา . 3 ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี พื้นผิวของไททาเนียมในชั้นบรรยากาศจะก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์ที่สม่ำเสมอและหนาแน่นในทันที ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของสื่อต่างๆ โดยปกติแล้วไทเทเนียมจะมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีในตัวกลางออกซิไดซ์และเป็นกลาง และความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำทะเล ก๊าซคลอรีนเปียก และสารละลายคลอไรด์ก็ดีกว่าอีกด้วย แต่ในการลดตัวกลาง เช่น กรดไฮโดรคลอริกและสารละลายอื่นๆ ความต้านทานการกัดกร่อนของไททาเนียมไม่ดี ④ ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำที่ดี โลหะผสมไทเทเนียมองค์ประกอบช่องว่างต่ำมาก เช่น TA7 ในระดับ -253 สามารถรักษาความเป็นพลาสติกในระดับหนึ่งได้ ⑤ โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ ค่าการนำความร้อนต่ำ ไม่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ธาตุโลหะผสม ไทเทเนียมมีผลึกที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน 2 ชนิด ได้แก่ -ไทเทเนียมที่มีโครงสร้างหกเหลี่ยมหนาแน่นต่ำกว่า 882 องศา และ -ไทเทเนียมที่มีโครงสร้างลูกบาศก์ตรงกลางตัวถังสูงกว่า 882 องศา องค์ประกอบโลหะผสมตามผลกระทบต่ออุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท: 1 ความเสถียรของเฟส เพื่อเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสขององค์ประกอบสำหรับองค์ประกอบที่เสถียร อลูมิเนียม คาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจน และอื่นๆ . อลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบการผสมหลักของโลหะผสมไททาเนียม ซึ่งมีผลชัดเจนต่อการปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง ลดแรงโน้มถ่วงจำเพาะ และเพิ่มโมดูลัสยืดหยุ่น 2. ความเสถียรของเฟส ลดอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสขององค์ประกอบสำหรับองค์ประกอบที่เสถียร และสามารถแบ่งออกเป็นโฮโมคริสตัลไลน์และยูเทคติกประเภทที่สอง อดีตมีโมลิบดีนัม, ไนโอเบียม, วานาเดียม ฯลฯ ; อย่างหลังมีโครเมียม แมงกานีส ทองแดง เหล็ก ซิลิคอน ฯลฯ 3 องค์ประกอบที่มีผลเพียงเล็กน้อยต่ออุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสคือองค์ประกอบที่เป็นกลาง เช่น เซอร์โคเนียมและดีบุก ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอน และไฮโดรเจนเป็นสิ่งเจือปนหลักในโลหะผสมไทเทเนียม ออกซิเจนและไนโตรเจนในเฟสมีความสามารถในการละลายได้มากขึ้น โลหะผสมไททาเนียมมีผลในการเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญ แต่ความเป็นพลาสติกจะลดลง โดยปกติจะกำหนดว่าปริมาณออกซิเจนและไนโตรเจนในไทเทเนียมคือ 0.15-0.2% และ 0.04-0.05% ตามลำดับ ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในเฟสมีขนาดเล็กมาก โลหะผสมไททาเนียมที่ละลายเกินกว่าไฮโดรเจนจะผลิตไฮไดรด์ ดังนั้นโลหะผสมจึงเปราะ โดยปกติปริมาณไฮโดรเจนในโลหะผสมไทเทเนียมจะถูกควบคุมให้น้อยกว่า 0.015% การละลายไฮโดรเจนในไทเทเนียมสามารถย้อนกลับได้และสามารถกำจัดออกได้โดยการหลอมด้วยสุญญากาศ โลหะผสมไทเทเนียมสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามองค์ประกอบของเฟส: -โลหะผสม, ( + ) โลหะผสม และ -โลหะผสม ซึ่งแสดงเป็น TA, TC และ TB ในประเทศจีนตามลำดับ 1 -โลหะผสมประกอบด้วยธาตุเฟสเสถียรจำนวนหนึ่ง สถานะสมดุลส่วนใหญ่ประกอบด้วยเฟส -โลหะผสมมีความถ่วงจำเพาะเล็กน้อย ทนความร้อนได้ดี เชื่อมได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ข้อเสียของความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้องต่ำ มักใช้เป็นวัสดุทนความร้อนและวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน -โลหะผสมสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมเต็ม- - (TA7) โลหะผสมใกล้- - (Ti-8อัล-1Mo-1V) และโลหะผสมจำนวนเล็กน้อย สารประกอบของ -อัลลอยด์ (Ti-2.0%) และ -อัลลอยด์ (Ti-2.4%) (Ti-2.5Cu) โลหะผสม 2 ( + ) มีองค์ประกอบจำนวนหนึ่งที่ทำให้เฟสและเสถียร และโลหะผสมจะถูกจัดเรียงในเฟสและในสภาวะสมดุล ( + ) โลหะผสมมีความแข็งแรงปานกลาง และสามารถผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อเสริมความแข็งแกร่งได้ แต่ประสิทธิภาพการเชื่อมไม่ดี ( + ) โลหะผสมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งการผลิตอัลลอยด์ Ti-6Al-4V ในวัสดุไทเทเนียมทั้งหมดมีสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่ง โลหะผสม 3 มีองค์ประกอบเฟสเสถียรจำนวนมาก อาจเป็นเฟสที่มีอุณหภูมิสูงทั้งหมดจะคงอยู่ในอุณหภูมิห้อง โลหะผสมสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมที่สามารถรักษาความร้อนได้ (โลหะผสมที่มีความเสถียรต่ำกว่าและโลหะผสมที่มีความเสถียรต่ำกว่า) และโลหะผสมที่มีความเสถียรด้วยความร้อน อัลลอยด์ที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนมีความเป็นพลาสติกที่ดีเยี่ยมในสภาวะที่ดับแล้ว และสามารถบ่มให้มีความต้านทานแรงดึงที่ 130-140 kgf/mm2 -โลหะผสมมักจะใช้เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและมีความเหนียวสูง ข้อเสียคืออัตราส่วนของต้นทุนที่สูง ขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพการเชื่อมต่ำ ความยุ่งยากในการตัดและการประมวลผล โลหะผสมไทเทเนียมสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมทนความร้อน โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน (ไทเทเนียม - โมลิบดีนัม ไทเทเนียม - โลหะผสมแพลเลเดียม ฯลฯ ) โลหะผสมอุณหภูมิต่ำ เช่นเดียวกับโลหะผสมฟังก์ชั่นพิเศษ (ไทเทเนียม - ไฮโดรเจนเหล็ก วัสดุจัดเก็บและไทเทเนียม - โลหะผสมหน่วยความจำนิกเกิล) เป็นต้น องค์ประกอบและคุณสมบัติของโลหะผสมทั่วไปแสดงอยู่ในตาราง การอบชุบด้วยความร้อน โลหะผสมไททาเนียมสามารถรับองค์ประกอบเฟสและการจัดวางที่แตกต่างกันได้โดยการปรับกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าโครงสร้างที่มีมิติเท่ากันที่ดีมีความเป็นพลาสติก มีเสถียรภาพทางความร้อน และความแข็งแรงเมื่อยล้าได้ดีกว่า องค์กรที่มีลักษณะคล้ายเข็มมีความทนทานสูงกว่า ความแข็งแรงของการคืบคลาน และความเหนียวแตกหัก องค์กรแบบมีมิติเท่ากันและแบบเข็มผสมมีสมรรถนะโดยรวมที่ดีขึ้น วิธีการอบชุบด้วยความร้อนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การอบอ่อน สารละลาย และการบำบัดความชรา การหลอมคือการขจัดความเครียดภายใน ปรับปรุงความเป็นพลาสติกและเสถียรภาพขององค์กร เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีขึ้น โดยปกติแล้วโลหะผสมและ (+) อุณหภูมิการหลอมโลหะผสมที่เลือกใน (+) - →จุดเปลี่ยนเฟสต่ำกว่า 120 ~ 200 องศา; การแก้ปัญหาและการรักษาความชรานั้นมาจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงของการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว เพื่อให้ได้เฟสมาร์เทนไซต์ ′ และเฟสย่อยเสถียร จากนั้นในพื้นที่อุณหภูมิปานกลางเพื่อให้ความอบอุ่นเพื่อให้การสลายตัวของเฟสย่อยเสถียรเหล่านี้ เพื่อให้ได้เฟสหรือสารประกอบ เช่น การกระจายตัวของจุดระยะที่ 2 อย่างละเอียด เพื่อให้โลหะผสมมีความแข็งแรงตามวัตถุประสงค์ โดยปกติ ( + ) การดับโลหะผสมใน ( + ) - → จุดเปลี่ยนเฟสต่ำกว่า 40 ~ 100 องศา การดับโลหะผสมที่มีความเสถียรย่อยใน ( + ) - → จุดเปลี่ยนเฟสที่สูงกว่า 40 ~ 80 องศา อุณหภูมิในการรักษาความชราโดยทั่วไปอยู่ที่ 450-550 องศา นอกจากนี้ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดพิเศษของชิ้นงาน อุตสาหกรรมยังใช้การอบอ่อนสองครั้ง การอบอ่อนด้วยความร้อนคงที่ การอบชุบด้วยความร้อน การอบชุบด้วยความร้อนผิดรูป และกระบวนการอบชุบโลหะอื่น ๆ