การวิเคราะห์สถานการณ์และสถานการณ์การใช้งานอุตสาหกรรมของแผ่นไทเทเนียม

ในด้านวัสดุอุตสาหกรรมพื้นผิวโลหะที่สำคัญสองชนิดแผ่นไทเทเนียมบริสุทธิ์และคอมโพสิตีแผ่นไทเทเนียม TE มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในองค์ประกอบองค์ประกอบคุณสมบัติทางกายภาพและการใช้งานทางวิศวกรรม ในบทความนี้ลักษณะของวัสดุที่ใช้ไทเทเนียมทั้งสองประเภทนี้และสถานการณ์การใช้งานของพวกเขาจะได้รับการวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งจากมุมมองของวิทยาศาสตร์วัสดุ

• แผ่นไทเทเนียมบริสุทธิ์ (เกรด 1-4)

   

ผลิตโดยอุตสาหกรรมไทเทเนียมบริสุทธิ์อุตสาหกรรมไทเทเนียมมากกว่าหรือเท่ากับ 99. 0%ตามมาตรฐาน ASTM มันแบ่งออกเป็นสี่เกรด โครงสร้างผลึกของมันส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างหกเหลี่ยม (เฟส) ที่เต็มไปด้วยลักษณะที่มีลักษณะ anisotropic องค์ประกอบของสิ่งเจือปนทั่วไปรวมถึงออกซิเจนเหล็กคาร์บอนและไนโตรเจนซึ่งปริมาณออกซิเจนมีอิทธิพลอย่างมากต่อความแข็งแรงของวัสดุ

• แผ่นไทเทเนียมคอมโพสิต

มันถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการผสมหลายองค์ประกอบซึ่งส่วนใหญ่แบ่งออกเป็น + biphase alloy (เช่น ti -6 al -4 v) และอัลลอยด์เฟส (เช่น ti -15 v -3 cr เนื้อหาขององค์ประกอบโลหะผสมมักจะเป็นระหว่าง 5-15% การเสริมสร้างความเข้มแข็งของโซลูชันที่เป็นของแข็งและการเสริมสร้างการเปลี่ยนแปลงเฟสนั้นทำได้โดยการเพิ่ม Al, V, MO, NB และองค์ประกอบอื่น ๆ

ผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองดัชนีประสิทธิภาพที่สำคัญของวัสดุทั้งสองชนิดนั้นแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

• อุปกรณ์เคมี: ซับในเซลล์อิเล็กโทรไลต์คลอร์-อัลคาลี (Annua (Annual อัตราการกัดกร่อน <0. 05mm)
• วิศวกรรมทางทะเล: แผ่นท่อน้ำทะเลกลั่นน้ำทะเล (อายุการใช้งาน> 20 ปี)
• การปลูกถ่ายทางการแพทย์: แผ่นตรึงเกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูก (ISO 5832-2 ได้รับการรับรองความสามารถในการเข้ากันได้ทางชีวภาพ)
• สนามก่อสร้าง: ระบบผนังอาคารริมน้ำ (ทดสอบสเปรย์เกลือ> 5000H)

• การบินและอวกาศ: ใบมีดเครื่องยนต์คอมเพรสเซอร์ (อุณหภูมิการทำงานE 450-500 องศา)
• อุปกรณ์การแพทย์: แบริ่งชิ้นส่วนของข้อต่อประดิษฐ์ (อัตราการสึกหรอ <0. 1mm³/mc)
• อุปกรณ์กีฬา: เฟรมจักรยานเกรดเรซ
• อุปกรณ์ทางทหาร: กระสุนแรงดันดำน้ำ (ความลึกที่สามารถย่อยได้มากกว่าหรือเท่ากับ 500 เมตร)

แผ่นไทเทเนียมบริสุทธิ์ส่วนใหญ่เป็น anodized (แรงดันไฟฟ้า 80-100 v) เป็นรูปแบบ 5-20}ฟิล์มμmออกไซด์และความแข็งของพื้นผิวสามารถเข้าถึง HV800 คอมโพสิตไทเทเนียมเธอET จำเป็นต้องมีความเข้มแข็งโดยการยิง (เส้นผ่านศูนย์กลางยิง 0. 3-0. 6mm) และความเครียดแรงอัดที่เหลือของพื้นผิวสามารถเข้าถึง -800 MPa ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความล้าได้อย่างมีนัยสำคัญ

การเชื่อมแผ่นไทเทเนียมบริสุทธิ์ควรได้รับการควบคุมอย่างเคร่งครัดในสิ่งแวดล้อมความบริสุทธิ์ของอาร์กอน 99.999% และความกว้างของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนนั้นประมาณ 3-5 มม. แผ่นไทเทเนียมคอมโพสิตควรเชื่อมโดยลำแสงอิเล็กตรอน ระดับสูญญากาศคือ <5 ×10⁻³paความเร็วการเชื่อมคือ 15-30 mm /s และการหลอมบรรเทาความเครียดควรดำเนินการที่ 550 องศา /4H หลังจากการเชื่อม

ข้อมูลตลาดปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าต้นทุนวัตถุดิบของแผ่นไทเทเนียมคอมโพสิตนั้นประมาณ 2-3 ครั้งสูงกว่าแผ่นไทเทเนียมบริสุทธิ์ แต่เนื่องจากข้อดีของความแข็งแรงการบริโภควัสดุสามารถลดลงได้โดย 30-40% ภายใต้เงื่อนไขการรับน้ำหนักเดียวกัน การวิเคราะห์ต้นทุนวัฏจักรชีวิตแสดงให้เห็นว่าการใช้แผ่นไทเทเนียมคอมโพสิตในสาขาอุปกรณ์ระดับสูงมีเศรษฐกิจที่ดีขึ้น

ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีการเตรียมวัสดุวัสดุอัลลอยไทเทเนียมใหม่เช่น ti -5553 (ti -5 al -5 mo -5 v -3 cr) ได้รับการพัฒนาอย่างแท้จริง วิศวกรวัสดุจำเป็นต้องเลือกโซลูชันที่ดีที่สุดตามข้อกำหนดของสภาพการทำงานที่เฉพาะเจาะจงและความสมดุลที่ครอบคลุมระหว่างความต้านทานการกัดกร่อนความแข็งแรงและค่าใช้จ่าย