الفرق بين سبيكة التيتانيوم وعلق التيتانيوم

1. التعريف الأساسي والتكوين

التيتانيوم (التيتانيوم النقي التجاري ، CP التيتانيوم)

طبيعة: عنصر معدني نقي ، يمثله الرمز الكيميائيتي(الرقم الذري 22). يتم استخلاصه من خامات التيتانيوم (على سبيل المثال ، Ilmenite ، rutile) وصقلها لتحقيق نقاء عالية.

تعبير: يتكون بالكامل تقريبًا من التيتانيوم ، مع كميات ضئيلة فقط من الشوائب (على سبيل المثال ، الأكسجين ، النيتروجين ، الكربون ، الحديد ، الهيدروجين). يتم التحكم بشكل صارم في هذه الشوائب (عادة<0.5% in total) to avoid degrading its inherent properties. Commercial pure titanium is categorized into grades (e.g., Grade 1, Grade 2, Grade 3) based on impurity levels-lower grades (e.g., Grade 1) have fewer impurities and higher ductility, while higher grades (e.g., Grade 3) have slightly more impurities and higher strength.

سبيكة التيتانيوم

طبيعة: سبيكة معدنية تتشكل عن طريق إضافة واحدة أو أكثر من "عناصر السبائك" إلى التيتانيوم النقي لتعزيز خصائص محددة (على سبيل المثال ، القوة ، مقاومة الحرارة ، مقاومة التآكل).

تعبير: يتكون في المقام الأول من التيتانيوم (عادة 85-95 ٪ بالوزن) بالإضافة إلى الإضافات المتعمدة للمعادن الأخرى أو غير المعادن. تشمل عناصر السبائك الشائعة:

الألومنيوم (AL) والفاناديوم (V): المجموعة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع (على سبيل المثال ، من الدرجة 5 من التيتانيوم ، Ti-6AL-4V) ، مما يعزز بشكل كبير القوة واستقرار الحرارة.

الزركونيوم (ZR) و niobium (NB): يحسن مقاومة التآكل ، وخاصة في البيئات القاسية مثل مياه البحر أو الحلول الحمضية.

Molybdenum (MO) & TIN (SN): يعزز أداء درجات الحرارة العالية ، مما يجعل السبائك مناسبة لمكونات محرك الطيران.

2. اختلافات الممتلكات الرئيسية

إن إضافة عناصر صناعة السبائك يغير بشكل أساسي خصائص التيتانيوم ، مما يؤدي إلى فروق واضحة بين سبائك التيتانيوم النقي وسبائك التيتانيوم:

فئة الممتلكات	التيتانيوم النقي (CP التيتانيوم)	سبيكة التيتانيوم
قوة	قوة معتدلة (على سبيل المثال ، الصف 2 لديه قوة شد تبلغ ~ 345 ميجا باسكال). أقل من معظم سبائك التيتانيوم.	قوة أعلى بكثير (على سبيل المثال ، الصف 5 له قوة شد ~860 mpa). عناصر السبائك (AL ، V) تشكل مراحل تعزيز لمقاومة التشوه.
ليونة وتشكيل	ليونة عالية-عازمة على سهلة ، تدحرجت ، أو رسمها في صفائح/أسلاك رقيقة دون تكسير.	ليونة أقل من التيتانيوم النقي. سبائك عالية القوة (على سبيل المثال ، TI-6AL-4V) أكثر هشاشة وتتطلب معالجة متخصصة (على سبيل المثال ، العمل الساخن) لتشكيلها.
مقاومة الحرارة	ضعف مقاومة الحرارة. يخفف ويفقد القوة فوق 300-400 درجة ؛ يتأكسد بسرعة في درجات حرارة عالية.	مقاومة حرارة ممتازة. يمكن للسبائك مع MO أو SN أو SI (على سبيل المثال ، TI-6AL-2SN-4ZR-2MO) الاحتفاظ بالقوة عند 600-800 درجة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الحرارة.
مقاومة التآكل	ممتازة في البيئات المعتدلة (على سبيل المثال ، الهواء ، المياه العذبة ، الأحماض المخففة) بسبب فيلم أكسيد كثيف ومستقر على سطحه.	مقاومة التآكل المحسنة أو المصممة خصيصًا. على سبيل المثال: -TI-3AL-2.5V: يقاوم تكسير التآكل في مياه البحر. -سبائك TI-NB-ZR: متوافقة حيوياً ومقاومة للتآكل في سوائل جسم الإنسان.
كثافة	كثافة منخفضة (~ 4.51 جم/سم) ، حوالي 60 ٪ من الصلب.	كثافة أعلى قليلاً من التيتانيوم النقي (عادة من 4.45 إلى 4.7 جم/سم) ، ولكن لا تزال أقل بكثير من الفولاذ أو الفواصل القائمة على النيكل.

3. تكلفة التصنيع

التيتانيوم النقي: انخفاض تكلفة الإنتاج. عملية التكرير (على سبيل المثال ، عملية Kroll) واضحة نسبيًا ، وبما أنه لا توجد حاجة إلى عناصر سبيكة إضافية ، فإن تكاليف المواد الخام أقل.

سبيكة التيتانيوم: ارتفاع تكلفة الإنتاج. يتطلب: 1) مصادر وإضافة عناصر سبائك باهظة الثمن (على سبيل المثال ، الفاناديوم ، النيوبيوم) ؛ 2) التحكم الدقيق في تكوين السبائك (لضمان خصائص موحدة) ، مما يزيد من تعقيد المعالجة ؛ 3) معالجة الحرارة المتخصصة أو الآلات (بسبب ارتفاع القوة) ، وزيادة التكاليف.

info-441-441 info-444-448

info-444-448 info-449-449

4. سيناريوهات التطبيق

تحدد الاختلافات في الخصائص والتكلفة حالات الاستخدام المميزة:

تطبيقات التيتانيوم النقي

يركز على السيناريوهات حيثليونة ومقاومة التآكل وفعالية التكلفةيتم إعطائها على القوة العالية:

الصناعة الكيميائية: الخزانات والأنابيب والصمامات لتخزين/نقل الأحماض المخففة أو القلويات.

الصناعة الطبية: مكونات قابلة للزرع (على سبيل المثال ، لوحات الأسنان ، مسامير العظام) حيث التوافق الحيوي والليونة أمران بالغ الأهمية (الصف 2 أو الصف الرابع من التيتانيوم).

السلع الاستهلاكية: ساعات التيتانيوم (الحالات/النطاقات) ، وإطارات النظارات ، وزجاجات المياه (بسبب مقاومة الوزن الخفيفة والتآكل).

الصناعة البحرية: أجزاء القوارب الصغيرة (مثل مهاوي المروحة) المعرضة لمياه البحر.

تطبيقات سبيكة التيتانيوم

يهيمن على السيناريوهات التي تتطلبقوة عالية ، مقاومة للحرارة ، أو الأداء المتخصص:

Aerospace: أكبر مجال تطبيق. يستخدم Ti-6AL-4V في جسم الطائرة ، وشفرات المحرك ، ومعدات الهبوط (نسبة عالية من القوة إلى الوزن ومقاومة الحرارة).

السيارات: قطع غيار السيارات عالية الأداء (على سبيل المثال ، صمامات محرك السباق وأنظمة العادم) لتقليل الوزن وتحسين كفاءة استهلاك الوقود.

الصناعة الطبية: غرسات الحمل (على سبيل المثال ، مفاصل الورك/الركبة) مصنوعة من TI-6AL-4V (قوة عالية لدعم وزن الجسم) أو سبائك TI-NB-ZR (التوافق الحيوي الممتاز).

الدفاع: ألواح الدروع ، مكونات الصواريخ ، وهول غواصات (قوة عالية ومقاومة للتآكل في البيئات القاسية).

باختصار،التيتانيوم النقي عبارة. في المقابل،سبيكة التيتانيوم هي مادة معدلة ذات قوة محسّنة ، مقاومة للحرارة ، أو مقاومة تآكل مصممة ، مصممة لسيناريوهات عالية الأداء (على سبيل المثال ، الفضاء ، الزرع الطبي). يعتمد الاختيار بينهما على المتطلبات المحددة للقوة ومقاومة درجة الحرارة والتشكيل والميزانية.

الفرق بين سبيكة التيتانيوم والتيتانيوم