Luokan 7 titaani, virallisesti nimettyTi-0.15pd(Titanium - 0,15% palladium) on erikoistunut variantti kaupallisesti puhdasta (CP) titaanista, joka on stabiloitu pienellä määrällä palladiumia. Se kuuluu seottamattoman titaanin luokkaan (pikemminkin kuin monielementti titaaniseokset, kuten luokan 5 TI-6Al-4V), mutta sitä modifioidaan vastaamaan tavanomaisen CP-titaanin kriittiseen rajoitukseen: huono vastus paikalliselle korroosiolle.
Tämä arvosana määritellään teollisuusstandardit, kuten ASTM B265 (titaanilevyille, levyille ja nauhoille), AMS 4928 (ilmailu- ja avaruusmateriaalien määritelmä) ja ISO 5832 - 7, jotka hahmottelevat sen valmistus-, testaus- ja suorituskykyvaatimukset. Palladiumin lisääminen on keskeinen erottaja-se parantaa materiaalin kykyä kestää syövyttäviä ympäristöjä, erityisesti vähentäviä olosuhteita, kuten rikkihappoa, kuumia kloridiliuoksia, pysähtyneitä merivettä ja tiettyjä kemiallisia prosessivirtoja.
Luokan 7 titaani säilyttää CP -titaanin ydinhyödyt, mukaan lukien pieni tiheys (noin 4,51 g/cm³, noin 60% teräksen tiheys), erinomainen biologinen yhteensopivuus (tekee siitä sopivan lääketieteellisiin sovelluksiin), hyvä muotoilu (se voi olla kylmä - toiminut, hitsattu ja koneistettu asianmukaisilla tekniikoilla) ja säätää lujuutta. Sen ensisijaiset sovellukset ovat toimialoilla, joilla korroosionkestävyys on ensiarvoisen tärkeää, kuten kemiallinen prosessointi (reaktorit, lämmönvaihtimet, venttiilit), offshore- ja meri- ja merenkulun tekniikan (merenpohjaiset komponentit, kiinnittimet), öljyn ja kaasun (pohjatyökalut, kaivojen laitteet) ja lääkinnälliset laitteet (implantoitavat komponentit, jotka altistuvat kehon nesteisiin). Sitä käytetään myös kryogeenisissä järjestelmissä, koska sen mekaaniset ominaisuudet pysyvät vakaina erittäin alhaisissa lämpötiloissa (alas -253 asteeseen).
Luokan 7 titaanin kemiallista koostumusta hallitaan tiukasti kansainvälisillä standardeilla (esim. ASTM B265, ISO 5832-7) yhdenmukaisen suorituskyvyn varmistamiseksi, etenkin korroosionkestävyyden ja mekaanisen stabiilisuuden suhteen. Koostumusta hallitsee titaani, jossa palladium on ensisijaisena (ja vain tarkoituksellisena) seostuselementinä ja vähäpätöisyyttä epäpuhtauksien määriä, jotka ovat tiukasti rajoitettuja materiaalin ominaisuuksien vaarantamiseksi.
Sen avainkomponenttien tyypilliset ja suurin sallitut alueet (painoprosentti) ovat seuraavat:
Titanium (TI):Ala -metalli, joka vastaa loput koostumuksesta (noin 99,78–99,88%). Tämä korkea titaanipitoisuus varmistaa, että materiaali säilyttää CP -titaanin luontaiset ominaisuudet, kuten alhainen tiheys ja biologinen yhteensopivuus.
Palladium (PD):Kriittinen seostuselementti, joka on välillä 0,12–0,20%. Tämä pieni, mutta tarkka lisäys erottaa luokan 7 tavanomaisista CP -titaaniluokasta (esim. Luokka 2). Palladium toimii korroosionvakaintenä edistämällä stabiilimman, passiivisemman oksidikerroksen muodostumista titaanin pinnalle - Tämä kerros estää paikallista korroosiota (kuten pistely tai raon korroosio) ankarissa pelkistämisympäristöissä.
Rauta (Fe):Yleinen epäpuhtaus, rajoitettu enintään 0,25%. Ylimääräinen rauta voi vähentää korroosionkestävyyttä ja lisätä haurautta, joten sen pitoisuutta on tiukasti hallittu.
Hiili (c):Rajoitettu enintään 0,08%. Hiili voi muodostaa karbideja titaanilla, mikä voi heikentää materiaalia ja vähentää sen taipuisuutta, joten sitä pidetään alhaisella tasolla.
Typpi (n):Rajoitettu enintään 0,05%. Typpi voi lisätä lujuutta, mutta myös vähentää taipuisuutta ja korroosionkestävyyttä, joten sen sisältöä on rajoitettu.
Vety (h):Rajoitettu enintään 0,015%. Vety on erittäin haitallista titaanille, koska se voi aiheuttaa "vetyhallinnon" - ilmiötä, joka tekee materiaalista hauran ja alttiita halkeiluun stressin alla. Vetyen tiukka hallinta on siis kriittinen rakenteellisen eheyden kannalta.
Happi (O):Rajoitettu enintään 0,20%. Happi on titaanin yleinen epäpuhtaus, joka lisää hiukan lujuutta, mutta voi vähentää taipuisuutta; Sen pitoisuus on tasapainossa pitämään hyvä vahvuus - ulottuvuussuhde.
Luokan 7 titaanissa - sen koostumus on tarkoituksellisesti yksinkertainen CP -titaanin puhtauden ja biologisen yhteensopivuuden säilyttäminen Palladiumin parantamiseksi korroosionsuojauksen parantamiseksi.
Luokan 7 titaanin mekaaniset ominaisuudet on räätälöity tasapainotuslujuuden, ulottuvuuden ja muodostumisen suhteen pitäen samalla palladiumin mahdollistaa korroosionkestävyyden. These properties are measured under standard conditions (room temperature, unless specified otherwise) and are defined by standards like ASTM B265 and AMS 4928. It is important to note that properties can vary slightly based on the material's heat treatment (eg, annealed, cold-worked) and product form (eg, sheet, plate, bar), but the following values represent typical annealed properties (the most common condition for Grade 7):
Vetolujuus (UTS):Tyypillisesti vaihtelee 483 MPa - 621 MPa (70 000 - 90 000 psi). Tämä kohtalainen lujuus on korkeampi kuin luokan 1 CP -titaani, mutta hiukan alhaisempi kuin luokka 2, johtuen kontrolloidusta happipitoisuudesta ja palladiumin lisäyksestä. Se riittää useimpiin kemiallisiin prosessoihin ja merenkulun sovelluksiin, joissa lujuuden tarpeet ovat tasapainossa korroosionkestävyyden ja muodostumisen kanssa.
Saantolujuus (0,2% siirtymä):Tyypillisesti välillä 345 MPa - 483 MPa (50 000 - 70 000 psi). Saantolujuus on stressi, jossa materiaali alkaa muodonmuutos pysyvästi; Tämä alue varmistaa, että luokka 7 kestää toimintakuormia ilman liiallista muodonmuutosta.
Pitkitys tauolla:Tyypillisesti 20–25% (levylle tai levylle, jonka paksuus on suurempi tai yhtä suuri kuin 1,6 mm). Korkea pidentyminen osoittaa hyvää taipuvuutta, mikä tarkoittaa, että materiaali voidaan venyttää, taivuttaa tai muodostaa monimutkaisiksi muodoiksi halkeilematta - Tämä on kriittinen valmistusprosesseille, kuten hitsaus, rullaus ja taivutus.
Joustavuuden moduuli (Youngin moduuli):Noin 110 GPA (16 x 10⁶ psi). Tämä arvo on samanlainen kuin muut CP -titaaniluokat ja on noin puolet teräksen moduulista, mikä tarkoittaa, että luokka 7 on joustavampi stressissä (hyödyllinen sovelluksissa, joissa tärinänvaimennus tai rajoitettu taipuma tarvitaan).
Kovuus:Tyypillisesti 150–180 HV (Vickers -kovuus) tai 80–90 HRB (Rockwell B). Sen kohtalainen kovuus varmistaa, että se ei ole liian hauras ja se voidaan koneistaa asianmukaisilla työkaluilla (esim. Karbidin leikkaustyökalut), samalla kun se tarjoaa riittävästi kulutuskestävyyttä ei - hioma -ympäristöille.
Väsymyslujuus:10⁷ -syklillä (huoneenlämpöinen, täysin käänteinen kuormitus) luokan 7 tyypillinen väsymyslujuus on 172–207 MPa (25 000–30 000 psi). Tämä tekee siitä sopivan sovelluksiin, jotka ovat toistuvia tai syklisiä kuormituksia, kuten merenkiinnikkeitä tai pyöriviä komponentteja kemiallisissa pumppuissa.
Kryogeeniset ominaisuudet:Toisin kuin jotkut metallit, luokan 7 titaani säilyttää ulottuvuutensa ja sitkeyden erittäin alhaisissa lämpötiloissa (- 253 asteeseen). Sen vetolujuus ja saantolujuus nousevat hiukan kryogeenisissä lämpötiloissa, kun taas pidennys pysyy korkealla, mikä tekee siitä ihanteellisen kryogeenisille varastosäiliöille tai kylmäympäristöille alttiille ilmailualan komponenteille.
Erityisesti luokan 7 mekaaniset ominaisuudet ovat vähemmän herkkiä lämpökäsittelylle verrattuna seostettuihin titaaniluokkiin (esim. Aste 5), koska sitä käytetään ensisijaisesti hehkutetussa tilassa lievällisyyden ja korroosionkestävyyden maksimoimiseksi. Kylmä työ voi lisätä sen voimakkuutta (esim. Vetolujuus jopa 700 MPa), mutta voi vähentää taipuisuutta, joten tämä tehdään vain tietyille korkealle - voimahovelluksille.
Luokan 2 ja luokan 7 titaani luokitellaan molemmat kaupallisesti puhtaana (CP) titaaniksi, mikä tarkoittaa, että ne koostuvat pääasiassa titaanista minimaalisilla seostuselementeillä, mutta ne eroavat merkittävästi koostumuksesta, korroosionkestävyydestä, mekaanisista ominaisuuksista ja sovelluksista. Nämä erot johtuvat palladiumin tarkoituksellisesta lisäyksestä luokkaan 7, mikä puuttuu luokassa 2. Alla on yksityiskohtainen erittely niiden keskeisistä eroista:
Ensinnäkin vuonnakemiallinen koostumus, Luokka 2 on "vakiona", joka on kiinnittämätön CP -titaani, jolla ei ole tarkoituksellisia seostuselementtejä {-, sen koostumus on 99,6%+ titaani, hiven epäpuhtauksien kanssa (rauta pienempi tai yhtä suuri kuin 0,30%, happi vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,25%, hiili, joka on vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,08%, yhtä suuri kuin 0,08%tai yhtä suuri kuin 0,08%, nitrogeeni. hallittu perussuorituskyvyn ylläpitämiseksi. Sitä vastoin luokka 7 on apalladium - vakiintunutCP -titaani, joka sisältää 0,12–0,20%palladiumia (ainoa tahallinen seostuselementti) samojen hivenaineiden lisäksi (hiukan tiukempien rajojen kanssa, esim. Rauta, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,25%, happi vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,20%). Tämä palladiumin lisäys on perustavanlaatuinen ero kahden asteen välillä.
Toinen,korroosionkestävyyson vaikuttavin ero. Luokka 2 tarjoaa hyvän yleisen korroosionkestävyyden lievässä ympäristössä, kuten ilmaa, makean veden, laimennushappoja (esim. Etikkahappo) ja useimmissa kehon nesteissä -, siksi sitä käytetään laajasti lääketieteellisissä implantteissa (esim. Luulevyt) ja arkkitehtuurisovelluksissa. Se on kuitenkin alttiitapaikallinen korroosio(pistäminen, raon korroosio) ankarissa pelkistämisympäristöissä, kuten kuumissa kloridiliuoksissa (esim. Meriveden korkeissa lämpötiloissa), rikkihappoa tai fosforihappoa. Luokka 7 sitä vastoin on parantunut merkittävästi näihin aggressiivisiin ympäristöihin: palladium muuttaa titaanin pintaoksidikerrosta, mikä tekee siitä vakaamman ja kestävämmän hajoamisen, jopa pysähtyneessä tai korkeassa - -pitoisuudessa syövyttävät väliaineet. Tämä tekee luokasta 7 suositun valinnan kemialliselle prosessoinnille, offshore- ja öljy- ja kaasusovelluksille, joissa luokka 2 epäonnistuu.
Kolmas, heidänmekaaniset ominaisuudetErilaisina, vaikka molempia pidetään "maltillisen lujuuden" CP -titaanina. Luokalla 2 on hiukan suurempi vetolujuus (tyypillisesti 552–689 MPa vs . 483 - 621 MPa luokalle 7) ja satolujuuteen (tyypillisesti 414–552 MPa vs . 345 - 483 MPa luokan 7 kohdalla), koska se on hiukan korkeammalla sallittavalla happen pitoisuudellaan. Luokka 7 tarjoaa kuitenkin hiukan parempaa ulottuvuutta (pidennys 20–25% vs . 18 - 22% luokan 2 kohdalla) hehkutetussa tilassa, mikä on hieman helpompi muodostua monimutkaisiksi muotoiksi. Molemmilla arvosanoilla on samanlaiset joustavuusmoduulit (~ 110 GPA) ja kovuus (aste 2: 160–190 HV; aste 7: 150–180 HV), joten niiden joustavuus ja konettavuus ovat vertailukelpoisia useimpiin tarkoituksiin.
Lopuksi,hakemukset ja kustannuksetheijastavat näitä eroja. Luokka 2 on yleisimmin käytetty CP -titaaniluokka, joka johtuu sen kustannus-, muovattavuuden ja yleisen korroosionkestävyyden vuoksi. Sen sovelluksiin kuuluvat lääketieteelliset implantit (ruuvit, levyt), kulutustavarat (kellotapaukset, korut), arkkitehtoniset verhoukset ja alhaiset - painekemialliset laitteet. Luokka 7, johtuen lisätystä palladiumista (harvinainen ja kallis metalli), on huomattavasti kalliimpaa kuin luokka 2 (tyypillisesti 20–50% korkeampi markkinaolosuhteista riippuen). Sen korkeammat kustannukset ovat perusteltuja sen ylivoimaisella korroosionkestävyydellä, joten se on varattu korkealle - panokselle sovellukset: kemiallisten prosessointireaktorit, lämmönvaihtimet, merenkulkukomponentit, öljy- ja kaasun alakerrokset ja lääkinnälliset laitteet, jotka altistetaan syövyttäville kehon nesteille (esim. Implantoitavat pumput).
Yhteenvetona voidaan todeta, että luokka 2 on monipuolinen, kustannus - tehokas CP -titaani lievässä ympäristössä, luokka 7 on erikoistunut, korroosio - vastustuskykyinen variantti, joka on optimoitu kovan pelkistämisolosuhteisiin -, kun palladium -lisäys on ydinkerroin, joka ajaa kaikkia muita eroja.
