Titán triedy 7, oficiálne označený akoTi-0.15pd(Titanium - 0,15% paládium), je špecializovaný variant komerčne čistého (CP) titánu, ktorý je stabilizovaný malým množstvom paládiu. Spadá do kategórie neliatého titánu (skôr ako zliatiny titánu viacerých prvkov, ako je TI-6AL-4V stupňa 5. stupňa), ale je modifikovaná tak, aby riešila kritické obmedzenie štandardného titánu CP: zlá rezistencia na lokalizovanú koróziu.
Táto známka je definovaná podľa priemyselných štandardov, ako je ASTM B265 (pre titánové platne, listy a prúžky), AMS 4928 (Špecifikácia leteckého materiálu) a ISO 5832 - 7, ktoré načrtávajú požiadavky na výrobu, testovanie a výkon. Pridanie paládiu je kľúčovým diferenciátorom-zvyšuje schopnosť materiálu odolávať korozívnym prostrediam, najmä znižujúce sa podmienky, ako je kyselina sírová, roztoky chloridu horúcich chloridov, stojatá morská voda a určité toky chemických procesov.
Titán triedy 7 si zachováva základné výhody CP titánu, vrátane nízkej hustoty (približne 4,51 g/cm³, približne 60% hustoty ocele), vynikajúcu biokompatibilitu (vďaka čomu je vhodná pre lekárske aplikácie), dobrá formovateľnosť (môže byť studená -. Jeho primárne aplikácie sa nachádzajú v odvetviach, kde je prvoradý odpor korózie, ako je chemické spracovanie (reaktory, výmenníky tepla, ventily), pobrežné a morské inžinierstvo (podmorské komponenty, upevňovacie prvky), ropa a plyn (nástroje dierok, zariadenia na vrstve) a zdravotnícke zariadenia (implantovateľné komponenty vystavené tekutému tekutine). Používa sa tiež v kryogénnych systémoch, pretože jeho mechanické vlastnosti zostávajú stabilné pri extrémne nízkych teplotách (až do -253 stupňa).
Chemické zloženie titánu stupňa 7 je pevne kontrolované medzinárodnými normami (napr. ASTM B265, ISO 5832-7), aby sa zabezpečila konzistentný výkon, najmä z hľadiska odporu korózie a mechanickej stability. V kompozícii dominuje titán, s paládiom ako primárnym (a iba úmyselným) prvkom a stopovým množstvom nečistôt, ktoré sú prísne obmedzené, aby sa predišlo ohrozeniu vlastností materiálu.
Typické a maximálne povolené rozsahy pre svoje kľúčové komponenty (podľa percentuálneho podielu) sú nasledujúce:
Titán (Ti):Základný kov, ktorý predstavuje zvyšok zloženia (približne 99,78–99,88%). Tento vysoký obsah titánu zaisťuje, že materiál si zachováva vlastné charakteristiky titánu CP, ako je nízka hustota a biokompatibilita.
Paládium (PD):Kritický legovací prvok, prítomný v rozmedzí 0,12–0,20%. Toto malé, ale presné pridanie je to, čo odlišuje stupeň 7 od štandardných stupňov titánu CP (napr. Stupeň 2). Palladium pôsobí ako stabilizátor korózie podporovaním tvorby stabilnejšej, pasívnej oxidovej vrstvy na povrchu titánu - Táto vrstva zabraňuje lokalizovanej korózii (ako je jamka alebo korózia CRIVICE) v krutom redukčnom prostredí.
Železo (Fe):Spoločná nečistota, obmedzená na maximum 0,25%. Prebytočné železo môže znížiť odolnosť proti korózii a zvýšiť krehkosť, takže jej koncentrácia je prísne kontrolovaná.
Uhlík (c):Obmedzené na maximum 0,08%. Uhlík môže tvoriť karbidy s titánom, ktorý môže oslabiť materiál a znížiť jeho ťažnosť, takže sa udržiava na nízkej úrovni.
Dusík (n):Obmedzené na maximum 0,05%. Dusík môže zvýšiť pevnosť, ale tiež znižuje rezistenciu na ťažnosť a koróziu, takže jeho obsah je obmedzený.
Vodík (H):Obmedzené na maximum 0,015%. Vodík je vysoko škodlivý pre titán, pretože môže spôsobiť „vodíkové ohromenie“ - jav, vďaka ktorému je materiál krehký a náchylný k prasknutiu pod stresom. Prísna kontrola vodíka je preto rozhodujúca pre štrukturálnu integritu.
Kyslík (o):Obmedzené na maximálne 0,20%. Kyslík je v titáne bežnou nečistotou, ktorá mierne zvyšuje pevnosť, ale môže znížiť ťažnosť; Jeho koncentrácia je vyvážená, aby sa udržala dobrej sile - pomer ťažkosti.
V titáne triedy 7 nie sú prítomné žiadne iné úmyselné legovacie prvky - Jeho zloženie je úmyselne jednoduché, aby sa zachovala čistota a biokompatibilita CP titánu, pričom využíva paládium na zvýšenú ochranu proti korózii.
Mechanické vlastnosti titánu stupňa 7 sú prispôsobené na rovnováhu, ťažnosť a formovateľnosť, pričom si zachovávajú odpor korózie umožneného paládiom. Tieto vlastnosti sa merajú za štandardných podmienok (miestnosť, pokiaľ nie je uvedené inak) a sú definované normami ako ASTM B265 a AMS 4928.
Pevnosť v ťahu (UTS):Typicky sa pohybuje od 483 MPa do 621 MPa (70 000 až 90 000 psi). Táto stredná pevnosť je vyššia ako sila CP titánu 1. stupňa, ale o niečo nižšia ako stupeň 2, v dôsledku kontrolovaného obsahu kyslíka a pridávania paládiu. Stačí na väčšinu chemického spracovania a morských aplikácií, kde sú potreby sily vyvážené s koróznou rezistenciou a formovateľnosťou.
Pevnosť výťažku (0,2% offset):Typicky sa pohybuje od 345 MPa do 483 MPa (50 000 až 70 000 psi). Pevnosť výťažku je napätie, pri ktorom sa materiál začína natrvalo deformovať; Tento rozsah zaisťuje, že stupeň 7 vydrží prevádzkové zaťaženie bez nadmernej deformácie.
Predĺženie v prestávke:Typicky 20–25% (pre plech alebo dosku s hrúbkou vyššou alebo rovnajúcou sa 1,6 mm). Vysoké predĺženie naznačuje dobrú ťažnosť, čo znamená, že materiál sa môže roztiahnuť, ohnúť alebo sa formovať do zložitých tvarov bez praskania - Je to rozhodujúce pre výrobné procesy, ako je zváranie, valcovanie a ohýbanie.
Modul elasticity (Youngov modul):Približne 110 GPA (16 x 10⁶ psi). Táto hodnota je podobná iným stupňom titánu CP a je asi polovica modulu ocele, čo znamená, že stupeň 7 je flexibilnejší pri napätí (užitočné pre aplikácie, kde je potrebné tlmenie vibrácií alebo obmedzené vychýlenie).
Tvrdosť:Typicky 150 - 180 HV (tvrdosť Vickers) alebo 80–90 HRB (Rockwell B). Jeho mierna tvrdosť zaisťuje, že nie je príliš krehká a môže byť opracovaná správnymi nástrojmi (napr.
Únava Sila:Pri 10 ° Cykly (teplota miestnosti, úplne zvrátené zaťaženie) má stupeň 7 typickú únavovú pevnosť 172–207 MPa (25 000 - 30 000 psi). Vďaka tomu je vhodné pre aplikácie, ktoré sú predmetom opakovaného alebo cyklického zaťaženia, ako sú morské upevňovacie prvky alebo rotujúce komponenty v chemických čerpadloch.
Kryogénne vlastnosti:Na rozdiel od niektorých kovov si titán triedy 7 zachováva svoju ťažnosť a húževnatosť pri extrémne nízkych teplotách (až do - 253 stupňov). Jeho pevnosť v ťahu a pevnosť výťažku sa pri kryogénnych teplotách mierne zvyšujú, zatiaľ čo predĺženie zostáva vysoké-je ideálne pre kryogénne skladovacie nádrže alebo letecké komponenty vystavené chladnému prostrediu.
Najmä mechanické vlastnosti stupňa 7 sú menej citlivé na tepelné ošetrenie v porovnaní s legovanými stupňami titánu (napr. Stupeň 5), pretože sa primárne používa v žíhanom stave na maximalizáciu ťažnosti a odolnosti proti korózii. Práca za studena môže zvýšiť svoju pevnosť (napr. Pevnosť v ťahu až do 700 MPa), ale môže znížiť ťažnosť, takže sa to robí iba pre konkrétne vysoké - pevné aplikácie.
Titanium stupňa 2 a 7. stupňa sú klasifikované ako komerčne čistý (CP) titán, čo znamená, že sú primárne zložené z titánu s minimálnymi legmitingovými prvkami, ale významne sa líšia v zložení, rezistencii na koróziu, mechanických vlastností a aplikácií. Tieto rozdiely vznikajú z úmyselného pridania paládiu do stupňa 7, ktoré chýba v 2. stupni. Nižšie je podrobné rozdelenie ich kľúčových rozdielov:
Po prvé, vchemické zloženieStupeň 2 je „štandardný“ nelastý CP titán bez úmyselných legovliarskych prvkov - Jeho zloženie je 99,6%+ titán, so stopovými nečistotami (železo menšie alebo rovnajúce sa 0,30%, kyslíkom menším ako 0,25%ako 0,25%ako 0,25%ako 0,08%, nitrogénu menej ako 0,05%. na udržanie základného výkonu. Naopak, stupeň 7 je apaládium - stabilizovanéCP titán, obsahujúci 0,12–0,20%paládium (jediný úmyselný legovací prvok), okrem rovnakých stopových nečistôt (s mierne pevnejšie limity, napr. Železo menej ako 0,25%, kyslík menší ako alebo sa rovná 0,20%). Toto pridanie paládiu je základným rozdielom medzi týmito dvoma stupňami.
Za druhé,odporje najúčinnejším rozlíšením. Stupeň 2 ponúka dobrú všeobecnú odolnosť proti korózii v miernych prostrediach, ako je vzduch, sladká voda, zriedené kyseliny (napr. Kyselina octová) a väčšina telesných tekutín - Preto sa široko používa v lekárskych implantátoch (napr. Kone) a architektonických aplikácií. Je však zraniteľnýlokalizovaná korózia(jamky, korózia trhliny) v tvrdých redukčných prostrediach, ako sú roztoky horúcich chloridov (napr. Morská voda pri vysokých teplotách), kyselina sírová alebo kyselina fosforečná. Naopak, stupeň 7 má výrazne zvýšenú odolnosť voči týmto agresívnym prostrediam: paládium modifikuje vrstvu povrchového oxidu titánu, vďaka čomu je stabilnejšia a odolnejšia voči rozpadu, a to aj v stojatých alebo vysokých {{}}} koncentrácií korozívneho média. Vďaka tomu je stupeň 7 uprednostňovanou voľbou pre chemické spracovanie, pobrežie a aplikácie ropy a plynu, kde by zlyhal stupeň 2.
Po tretie, ichmechanické vlastnostiMierne sa líšia, aj keď sa obidve považujú za „miernu pevnosť“ titánu CP. Stupeň 2 má mierne vyššiu pevnosť v ťahu (zvyčajne 552–689 MPa vs . 483 - 621 MPa pre stupeň 7) a výťažkovú pevnosť (zvyčajne 414–552 MPa vs vs . 345} - 483 MPa pre stupeň 7) v dôsledku jeho mierne vyššej prípustnej prípustnej energie oxygénu (obsah oxygene zvyšuje silu v Cp v titananium). Stupeň 7 však ponúka okrajovo lepšiu ťažnosť (predĺženie 20–25% vs . 18 - 22% pre stupeň 2) v žíhanom stave, čo uľahčuje formovanie do zložitých tvarov. Oba stupne majú podobné moduly elasticity (~ 110 GPA) a tvrdosť (stupeň 2: 160–190 HV; stupeň 7: 150–180 HV), takže ich flexibilita a machinabilita sú porovnateľné pre väčšinu účelov.
Nakoniec,Aplikácie a nákladyodráža tieto rozdiely. Stupeň 2 je najpoužívanejší stupeň titánu CP v dôsledku jeho rovnováhy nákladov, tvorby a všeobecnej odolnosti proti korózii. Medzi jeho aplikácie patria lekárske implantáty (skrutky, taniere), spotrebný tovar (hodinky, šperky), architektonické opláštenie a nízke - tlakové chemické vybavenie. Stupeň 7 je v dôsledku pridaného paládiu (zriedkavý a drahý kov) výrazne nákladnejší ako stupeň 2 (zvyčajne o 20–50% vyššie, v závislosti od trhových podmienok). Jeho vyššie náklady sú opodstatnené jeho vynikajúcou odolnosťou proti korózii, takže je vyhradená pre vysoké - vkladové aplikácie: reaktory chemického spracovania, tepelné výmenníky, podmorské morské komponenty, nástroje ropy a plynu a zdravotnícke zariadenia vystavené korozívne tekutiny (napr. Implantovateľné čerpadlá).
Stručne povedané, zatiaľ čo stupeň 2 je všestranný, náklady - Efektívny titán CP pre mierne prostredie, stupeň 7 je špecializovaný korózia - rezistentný variant optimalizovaný pre tvrdé podmienky redukcie -, pričom hlavným faktorom je hlavný faktor, ktorý riadi všetky ostatné rozdiely.
