Titanova palica GR5 (Ti-6Al-4V) – Predstavitev izdelka
Pregled
GR5 palica iz titana(Razred 5, kitajska oznakaTC4) je paličast -izdelek iz zlitine Ti-6Al-4V -, ki je najpogosteje uporabljena titanova zlitina na svetu in predstavlja več kot 50 % celotne porabe titana. Združuje visoko trdnost, nizko gostoto, odlično odpornost proti koroziji in dobro izdelavo, zaradi česar je standardni material za vesoljske, medicinske, pomorske in visoko{10}}zmogljive industrijske aplikacije. Palice GR5 se običajno dobavljajo kot vroče valjani, kovani ali hladno vlečeni/brušeni izdelki s premeri od3 mm do 300+ mm, v dolžinah do 6 metrov ali po potrebi.
1. Kemijska sestava (po ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| Element | Vsebnost (mas.%) | funkcija |
|---|---|---|
| Titan (Ti) | Ravnovesje (~90 %) | Navadna kovina |
| Aluminij (Al) | 5.5 – 6.75% | -stabilizator; krepi in izboljša-delovanje pri visokih temperaturah |
| vanadij (V) | 3.5 – 4.5% | -stabilizator; izboljša trdnost, duktilnost in kaljivost |
| Železo (Fe) | Manj ali enako 0,40 % | Omejitev nečistoč |
| kisik (O) | Manj ali enako 0,20 % | Krepitev intersticija (nadzorovano) |
| Ogljik (C) | Manj ali enako 0,08 % | Omejitev nečistoč |
| Dušik (N) | Manj ali enako 0,05 % | Omejitev nečistoč |
| vodik (H) | Manj ali enako 0,015 % | Omejitev nečistoč (kritično - tveganje krhkosti) |
| Itrij (Y) | Manj ali enako 0,005 % | Preostala omejitev |
2. Mehanske lastnosti (ASTM B348, žarjeno stanje)
表格
| Lastnina | Vrednost |
|---|---|
| Natezna trdnost | Večji ali enak 895 MPa(običajno 950–1100 MPa) |
| Meja tečenja | Večji ali enak 825 MPa(običajno 850–1000 MPa) |
| Raztezek | Večji ali enak 10 % (običajno 14–18 %) |
| Zmanjšanje površine | Večji ali enak 25 % |
| Trdota | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Gostota | 4,43 g/cm³(približno 56% jekla) |
| Modul elastičnosti | ~114 GPa |
| Območje taljenja | ~1600–1670 stopinj |
| Delovna temperatura | –250 stopinj do ~400 stopinj(dolgo-ročno) |
Pozdravljenje z raztopino + staranje (STA), lahko trdnost doseže 1100–1300 MPa -, kar je približno 20–30 % povečanje v primerjavi z žarjenim stanjem.
3. Fizikalne lastnosti
表格
| Lastnina | Vrednost | Opombe |
|---|---|---|
| Razmerje med-močjo in-težo | Izjemen | Višji kot pri večini jekel in aluminijevih zlitin |
| Toplotna prevodnost | 6.7 W/(m·K) | Nizka - obdelovalna toplota se koncentrira na orodju |
| Toplotno raztezanje | 8.6 × 10⁻⁶/K | Nizka - dobra dimenzijska stabilnost |
| Specifična toplota | ~560 J/(kg·K) | |
| Biokompatibilnost | Odlično | Ne-toksično, človeško tkivo ga popolnoma sprejme |
| Odpornost proti koroziji | Izjemen pasivni film TiO₂ | Morska voda, kloridi, oksidativne kisline, telesne tekočine |
| Magnetne lastnosti | Ni-magnetno | Primerno za-združljive naprave MRI |
4. Metalurške značilnosti
+ dvo-fazna struktura: Aluminij stabilizira heksagonalno fazo; vanadij stabilizira-kubično fazo s središčem telesa (-transusna temperatura ≈ 980–1000 stopinj).
Možno-toplotno obdelati: Faza omogočarešitev + zdravljenje staranjaza znatno povečanje trdnosti - ključna prednost pred komercialno čistim titanom.
Kontrola mikrostrukture: Obdelava v polju + proizvaja fine dupleksne (enakoosne + transformirane) strukture z najboljšim ravnovesjem trdnosti, duktilnosti in odpornosti proti utrujenosti.
Občutljivost: zajemanje vodika mora biti strogo nadzorovano (varjenje, luženje, strojno hladilno sredstvo); -vsebnost faze se poveča pri povišanih temperaturah - je treba upravljati vroče delovno okno.
5. Proizvodni proces
Taljenje- Trojno vakuumsko obločno pretaljevanje (VAR) gobastega titana + Al-V glavne zlitine za homogenost
Kovanje/razčlenitev- Ingot, kovan v gredice v polju ali +
Vroče valjanje / kovanje v palico- Valjani ali kovani do končnega ali skoraj-končnega premera (običajno 700–950 stopinj)
Žarjenje- Žarjenje v mlinu pri 700–850 stopinjah za obnovitev duktilnosti
Hladno vlečenje / brezcentrično brušenje(izbirno) - Za natančne premere in površinske zaključke
Ravnanje- Vrtenje ali ravnanje s pritiskom
Površinska obdelava- Strojna obdelava/struženje, poliranje ali peskanje
Pregled in testiranje- UT odkrivanje napak, dimenzijski pregledi, natezno testiranje, PMI, barvni penetrant - priložen polni MTC (EN 10204 3.1/3.2)
6. Oblike izdelkov in tolerance
表格
| obrazec | Opis | Tipična toleranca |
|---|---|---|
| Vroče{0}}valjana palica | Kot-valjana površina, črna/oksidirana | h11/h12 |
| Kovani bar | Boljša notranja kakovost, večji premeri | Po dogovoru |
| Hladno{0}}vlečena/brušena palica | Svetla površina, natančne mere | h8/h9/h10 |
| Olupljena/stružena ploščica | Strojno obdelana površina, odstranjena razogljičena/-plast ohišja | h9/h11 |
| Brezsredi-talna palica | Zrcalna ali natančna obdelava za strojno obdelavo | h7/h8 |
Razpoložljivi površinski pogoji:črna (kot-valjana), lužena, peskana, stružena/brušena, polirana.
7. Ključna področja uporabe
Aerospace (največji trg)
Strukturne komponente letala: okvirji, nosilci, pritrdilni elementi
Deli motorja: lopatice kompresorja, diski, gredi
Sestavni deli podvozja in aktuatorja
Pesta rotorja helikopterja
Medicinski
Kirurški vsadki: kostni vijaki, ploščice, intramedularni žeblji, pripomočki za fiksacijo hrbtenice
Nastavki za zobne vsadke in oporniki
Kirurški instrumenti in surovci orodij
(Opomba: za trajne vsadke različica ELI -Razred 23 / Ti-6Al-4V ELI- z nižjimi vmesnimi oglasi je pogosto navedeno v skladu z ASTM F136)
Marine & Offshore
Propelerske gredi, podvodni pritrdilni elementi, spojke
Komponente črpalke za morsko vodo, stebla ventilov
Strukturni deli-globokomorske opreme
Industrija in energija
Jaški kemičnih obratov, mešala, komponente črpalk
Komponente-visokotlačnih posod
Avtomobilski dirkalni deli (ojnice, ventili)
Športna oprema: okvirji koles, glave palic za golf, teniški loparji
8. Primerjava: GR5 proti palicam iz čistega titana
表格
| Postavka | GR2 (TA2) Bar | GR5 (TC4) Bar |
|---|---|---|
| Vrsta | Komercialno čist | + zlitina |
| Natezna trdnost | ~450–550 MPa | ~950–1100 MPa |
| Meja tečenja | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Duktilnost | Višji (ε Večji ali enak 25 %) | Zmerna (ε večja ali enaka 10–14 %) |
| Odpornost proti koroziji | Odlično | Odlično (skoraj-enako) |
| Toplotna obdelava | Samo žarjenje | Na voljo rešitev + staranje |
| Stroški | Nižje | ~2–3× višje |
| Najboljše za | Kemična oprema, oblikovani deli | Letalski, medicinski,-deli za visoke obremenitve |
9. Ustrezni standardi
表格
| Standardno | Področje uporabe |
|---|---|
| ASTM B348 | Palice in gredice - primarni proizvodni standard |
| ASTM F67 / F136 | Stopnje kirurških vsadkov (F136 za Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Specifikacije palic, kovanja in prstanov za letalstvo |
| ASME SB348 | Različica kode tlačne posode |
| GB/T 2965 | Kitajski standard za palice iz titana in titanovih zlitin |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 |
evropske oznake
|
