Analýza scénářů výkonu a průmyslové aplikace titanového listu

V oblasti průmyslových materiálů dva důležité kovové substráty, čistý titanový list a kompoziTI Titanium Sheet, mají významné rozdíly ve složení prvků, fyzikálních vlastnostech a inženýrských aplikacích. V tomto článku budou vlastnosti těchto dvou typů materiálů založených na titanu a jejich aplikačních scénářů hluboce analyzovány z pohledu materiálové vědy.

• Čistý titanový list (stupeň 1-4)

   

Vyrobeno průmyslovým čistým titanem, titanový obsah větší než nebo rovný 99. 0%, podle standardů ASTM, byl rozdělen do čtyř stupňů. Jeho krystalová struktura je hlavně těsně nabitá hexagonální (fázová) struktura s anizotropními charakteristikami. Mezi typické prvky nečistoty patří kyslík, železo, uhlík a dusík, mezi nimiž má obsah kyslíku významný vliv na sílu materiálu.

• Kompozitní titanový list

Je produkován procesem multiponentního lečení, který je převážně rozdělen do slitiny + biphase (jako je Ti -6 v) a fázová slitina (například Ti -15 v -3 cr -3}. Obsah prvků slitiny je obvyklemezi 5-15%. Posílení pevného roztoku a posilování fázové transformace je dosaženo přidáním Al, V, MO, NB a dalších prvků.

Prostřednictvím analýzy experimentálních dat se klíčové indexy výkonu dvou druhů materiálů výrazně liší.

• Chemické vybavení: Chlor-Alkali Industrial Electrolytic Cell Liner (AnnuaL korozivní míra <0. 05mm)
• Marine Engineering: Deska pro delici na odsolování mořské vody (životnost služeb> 20 let)
• Lékařské implantáty: Orthopedické fixační desky (ISO 5832-2 Biocompatibility Certified)
• Stavební pole: Systém stěny záclon na nábřeží (test solného spreje> 5000H)

• Aerospace: lopatky kompresoru motoru (provozní teplotae 450-500 stupeň)
• Lékařské vybavení: Nosné části umělých kloubů (rychlost opotřebení <0. 1mm³/MC)
• Sportovní vybavení: Rámy kol na úrovni závodu (konkrétní síla do 300 kN · m/kg)
• Vojenské vybavení: Tlakové skořápky ponorky (ponořitelná hloubka větší nebo rovná 500 m)

Čisté titanové listy jsou většinou eloxovány (napětí 80-100 v) na vytvoření 5-20μm oxidový film a tvrdost povrchu může dosáhnout do HV800. Kompozitní titanET je třeba posílit výstřelem (průměr výstřelu 0. 3-0. 6mm) a povrchové zbytkové tlakové napětí může dosáhnout -800 MPA, což výrazně zlepšuje odolnost proti únavě.

Svařování čistých titanových listů by mělo být přísně kontrolováno v životním prostředíz 99,999% čistoty argonu a šířka zóny postižené teplem je asi 3-5 mm. Kompozitní titanové listy by měly být svařovány elektronovým paprskem. Vakuový stupeň je <5 × 10⁻³PA, rychlost svařování je 15-30 mm /s a žíhání napětí by mělo být prováděno při 550 stupních /4h po svařování.

Aktuální údaje o trhu ukazují, že náklady na suroviny kompozitních titanových listů jsou asi 2-3 časyvyšší než u čistých titanových listů, ale díky svým výhodám sil může být spotřeba materiálu snížena o 30-40% za stejných podmínek nosnosti. Analýza nákladů na životní cyklus ukazuje, že použití složených titanových listů ve špičkových polích vybavení má lepší ekonomiku.

S vývojemTechnologie přípravy materiálu, nové materiály z titanové slitiny, jako je ti -5553 (ti -5 al -5 mo -5 V -3} Cr) dosáhly silného průlomu o 1200 mpA a korozivní rezistence nanokrystalia se zvýšila více než 50% ve srovnání s 50%. Inženýři materiálu si musí vybrat lepší optimální řešení založené na požadavcích konkrétních pracovních podmínek a komplexní rovnováhy mezi odolností proti korozi, pevností a náklady.