ไทเทเนียม

ไททาเนียมซึ่งมีลักษณะเหมือนเหล็กและมีประกายสีเงินเทา เป็นโลหะทรานสิชั่นและเคยถูกมองว่าเป็นโลหะหายากมาระยะหนึ่งแล้ว ไททาเนียมไม่ใช่โลหะหายาก ไททาเนียมในเปลือกโลกคิดเป็นประมาณ 0.42% ของน้ำหนักทั้งหมด ทองแดง นิกเกิล ตะกั่ว สังกะสี รวมกัน 16 เท่า ไททาเนียมจัดอยู่ในอันดับที่ 7 ของโลก โดยมีแร่ธาตุมากกว่า 70 ชนิดที่ประกอบด้วยไททาเนียม ไททาเนียมมีความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งสูง จุดหลอมเหลวสูง และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ไททาเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความเหนียวดี แต่จะเปราะและแข็งเมื่อมีสิ่งเจือปนอยู่

โลหะผสมไททาเนียมสามารถแบ่งออกได้ตามวิธีการจำแนกประเภทต่างๆ โดยหลักๆ แล้วจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างองค์กร อุณหภูมิการใช้งาน การใช้งานและลักษณะเฉพาะ และวิธีการจำแนกประเภทอื่นๆ 12

ตามการจำแนกโครงสร้าง: โลหะผสมไททาเนียมสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมไททาเนียม + โลหะผสมไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียม - โลหะผสมไททาเนียมเป็นโลหะผสมสารละลายแข็งเฟสเดียวที่มีโครงสร้างจุลภาคที่มั่นคง ทนทานต่อการสึกหรอและทนต่อการออกซิเดชันได้ดี แต่ไม่มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิห้อง - โลหะผสมไททาเนียมเป็นโลหะผสมสารละลายแข็งเฟสเดียวที่มีความแข็งแรงสูงโดยไม่ต้องผ่านการอบด้วยความร้อน และสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้หลังการอบด้วยความร้อน แต่มีเสถียรภาพทางความร้อนต่ำ + โลหะผสมไททาเนียมเป็นโลหะผสมสองเฟสที่มีคุณสมบัติโดยรวมที่ดี เช่น ความเหนียว ความเป็นพลาสติก และคุณสมบัติการเสียรูปที่อุณหภูมิสูง และสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้ด้วยการอบด้วยความร้อน

ตามการจำแนกประเภทการใช้งานอุณหภูมิ: โลหะผสมไททาเนียมสามารถแบ่งออกได้เป็นโลหะผสมไททาเนียมที่มีโครงสร้างเครื่องบินและโลหะผสมไททาเนียมที่มีโครงสร้างเครื่องยนต์ เป็นต้น โดยสามารถเลือกได้ตามการใช้งานอุณหภูมิและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจง

การจำแนกตามการใช้งานและคุณลักษณะ: โลหะผสมไททาเนียมสามารถแบ่งย่อยออกไปอีกเป็นโลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงต่ำ โลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงปานกลาง โลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงสูงมาก โลหะผสมไททาเนียมที่ทนทานต่อความเสียหาย โลหะผสมไททาเนียมประสิทธิภาพสูงต้นทุนต่ำ ฯลฯ เพื่อตอบสนองความต้องการของสาขาและการใช้งานที่แตกต่างกัน

การจำแนกตามกระบวนการผลิต: โลหะผสมไททาเนียมสามารถแบ่งออกได้เป็นโลหะผสมไททาเนียมหล่อ โลหะผสมไททาเนียมบิดเบี้ยว และโลหะผสมไททาเนียมผง ซึ่งจำแนกตามเทคโนโลยีการผลิตและการแปรรูปเฉพาะ

ตามการจำแนกประเภทโครงสร้างการอบอ่อน: โลหะผสมไททาเนียมสามารถแบ่งได้เป็น โลหะผสมไททาเนียม + โลหะผสมไททาเนียม และโลหะผสมไททาเนียม ε สามประเภท ตามโครงสร้างการอบอ่อนของการแบ่งส่วน

เนื่องจากโลหะผสมไททาเนียมมีคุณสมบัติที่โดดเด่น เช่น ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนและทนความร้อนได้ดี จึงทำให้โลหะผสมไททาเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบิน อวกาศ อุตสาหกรรมเคมี การพัฒนาทางทะเล และสาขาอื่นๆ โลหะผสมไททาเนียมแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะและข้อดีเฉพาะตัวเพื่อตอบสนองความต้องการของสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

การตอบสนองทางกลของวัสดุไททาเนียมต่อแรงกดหรือแรงกระทำที่ใช้ อุณหภูมิในการรับน้ำหนัก อัตราการเปลี่ยนรูป และสภาพแวดล้อม ล้วนส่งผลต่อคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางกลหลัก ได้แก่ ความแข็งแรงและความแข็งแรงในการแตกหัก การยืดตัว การหดตัวของพื้นผิวและแรงกระแทก ความแข็งแรงในการล้าและขีดจำกัดความล้า ความเหนียวในการแตกหัก อัตราการเติบโตของรอยแตกร้าวจากการล้า และความต้านทานการคืบคลาน

ความแข็งแรงผลผลิต (σ0.2) และความแข็งแรงการแตกหัก (σF) ความแข็งแรงของไททาเนียมบริสุทธิ์ในอุตสาหกรรมและโลหะผสมไททาเนียม (de) สัมพันธ์กับเนื้อหาขององค์ประกอบตำแหน่งช่องว่าง (de) [O], [N], [C] และองค์ประกอบอื่น ๆ (de) ในวัสดุ และองค์ประกอบเหล่านี้มักจะรวมเข้าด้วยกันและระบุเป็นออกซิเจนเทียบเท่า [O]eq ซึ่งคำนวณได้ดังนี้: [O]eq=[O]+2[N]+0.75[C](เปอร์เซ็นต์อะตอม) เมื่อ [O]eq(de เพิ่มขึ้น ความแข็งแรงผลผลิตของวัสดุไททาเนียม (de) จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ความแข็งแรงผลผลิตมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างจุลภาค เช่น + โลหะผสมไททาเนียม (Ti-6Al-4V) โครงสร้างไอโซเมตริกละเอียด (de) ความแข็งแรงผลผลิตและความแข็งแรงการแตกหักสูงสุดสามารถไปถึง 1120MPa และ 1505MPa ตามลำดับ

โครงสร้างไอโซเมตริกขั้นต้นและแผ่นโลหะขนาดเล็ก (หรือแผ่นโลหะ) (de) เรียกว่าโครงสร้างไดมอร์ฟิก และความแข็งแรงในการแตกหัก (1455MPa) สูงกว่าโครงสร้างไอโซเมตริกหยาบ (de) (0MPa) โครงสร้างไอโซเมตริกที่สมบูรณ์ (de)σ0.2 ต่ำที่สุด ความแข็งแรงในการแตกหักของโลหะผสมไททาเนียมที่เสถียรไม่คงที่ เช่น Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al ได้รับผลกระทบจากการเสียรูปจากการรีดเย็น การบำบัดด้วยสารละลาย และอัตราการระบายความร้อน (de)

การเพิ่มขึ้นของการยืดตัว การหดตัว และพลังงานกระแทก [O]eq จะทำให้การยืดตัวของไททาเนียมที่อุณหภูมิห้อง (de) ลดลง [N](de) มีผลกระทบมากที่สุด รองลงมาคือ [O] และ [C] การอบเป็นเวลานาน (500 ชั่วโมง) สามารถทำให้การหดตัวบนพื้นผิวและงานกระแทกของไททาเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม (de) ปรากฏขึ้นที่ค่าต่ำสุดที่ใกล้กับ 500 องศา การยืดตัวที่อุณหภูมิสูงจะอยู่ที่ประมาณ 500 องศา และค่าต่ำสุดก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน เมื่ออัตราการดึง ε อยู่ที่ 2.7×10-5/s ประสิทธิภาพของไททาเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมจะชัดเจนเป็นพิเศษ การยืดตัวของไททาเนียมผลึกละเอียด (6μm) ที่อุณหภูมิสูงไม่ได้ลดลง

การยืดตัวหรือการแตกหักของโครงสร้างไอซาแอกเซียลละเอียด (de) ของโลหะผสมไททาเนียม + จะถูกดับด้วยน้ำหลังจากสารละลาย 4V ที่อุณหภูมิ 1088K เฟสสามารถเหนี่ยวนำให้กลายเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างการเปลี่ยนรูป แสดงให้เห็นว่าพลังงานการกระแทกแบบชาร์ปีและความเหนียวในการแตกหักแบบไดนามิกได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญที่ 223K(de) ในเวลาเดียวกัน การยืดตัวและความเครียดในการแตกหักยังเพิ่มขึ้นอีกด้วย ความแข็งแรงผลผลิต ความแข็งแรงในการแตกหัก และการยืดตัวของโลหะผสม Ti-5Al-2.5Fe และ Ti-6Al-4V (de) สามารถเพิ่มขึ้นได้ 8% ~ 15%, 5% ~ 13% และ 7% ~ 14% ตามลำดับโดยใช้กระบวนการบำบัดด้วยไฮโดรเจนใหม่

ความแข็งแรงของความล้าและขีดจำกัดความล้า ไททาเนียมบริสุทธิ์ในอุตสาหกรรมมีขีดจำกัดความล้าที่แน่นอน (de) ซึ่งเพิ่มขึ้นตามปริมาณออกซิเจนที่เทียบเท่าที่เพิ่มขึ้น และลดลงตามการหยาบของเมล็ดพืช ความแข็งแรงของความล้า (σN) ของ Ti-6Al-4V(de) (กล่าวคือ อายุการใช้งาน 107 สัปดาห์ (de) ช่วงความเค้น) ขึ้นอยู่กับทั้งโครงสร้างของโลหะผสม (de) และตัวกลางโดยรอบ (de) ในระหว่างการทดสอบ โครงสร้างที่มีแกนเท่ากันแบบหยาบ (de) มี σN ต่ำสุด น้อยกว่า 500MPa และในอากาศและสารละลาย NaCl 3.5% โครงสร้างสองมิติ (de) มี σN สูงกว่า สูงถึง 650 ~ 700MPa ในโลหะผสมไททาเนียม คุณสมบัติความล้าของตัวอย่างเรียบ (de) ที่มีโครงสร้างจุลภาคแกนเท่ากัน + ดีกว่าโครงสร้างจุลภาคที่เปลี่ยนแปลง (de) และอายุการเริ่มต้นของรอยแตกร้าวจากความล้า (de) ของแบบแรกจะยาวนานกว่า อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวจากความเมื่อยล้าของโครงสร้างที่เปลี่ยนรูป (de) มีค่ามากกว่า

ความเหนียวในการแตกหักแบบระนาบของโลหะผสมไททาเนียม (de) มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างจุลภาคของมัน ไม่ว่าระดับความแข็งแรงจะเป็นอย่างไร ความเหนียวในการแตกหัก KIC ที่เกิดขึ้นจากการประมวลผลจะสูงกว่าโครงสร้างจุลภาคที่มีความแข็งแรง (de) เท่ากัน แต่การยืดตัวแบบธรรมดา (de) จะเสียหาย แม้ว่าจะกำหนดองค์ประกอบของโลหะผสมไททาเนียม + แต่เนื่องจากประสบการณ์การอบชุบด้วยความร้อน (de) ที่แตกต่างกัน จึงอาจปรากฏโครงสร้างจุลภาค (de) ที่แตกต่างกันมาก แม้ว่าความแข็งแรงผลผลิตจะเกือบเท่ากัน แต่ความเหนียวในการแตกหักของวัสดุที่มีการวางแนวต่างกัน (de) จะแตกต่างกันมาก KIC ของโครงสร้างหยาบ (de) สูงกว่าโครงสร้างละเอียด (de) ถึง 22% ในการวางแนว TL (de) ของแผ่นหนา Ti-6Al-4V เพื่อให้ได้สมดุลที่เหมาะสมระหว่างความเหนียวในการแตกหักและการยืดตัวแบบธรรมดา สามารถทำการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้ได้โครงสร้างสองสถานะ (de) ได้ ผลกระทบของโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมไททาเนียมชนิด Ti-6Al-4V (de) ต่อการเติบโตของรอยแตกร้าวช้า (de) โมดูลัสการฉีกขาด (TR)(de) มีความสำคัญมากกว่าความเหนียวแตกหัก (JIC)(de) หากมีเฟสที่ไม่เสถียรในโลหะผสม มาร์เทนไซต์ที่เหนี่ยวนำระหว่างการเปลี่ยนรูปจะมีประโยชน์ในการปรับปรุงความเหนียวแตกหักที่อุณหภูมิต่ำกว่า (de) โลหะผสมไททาเนียมชนิด - (de) ความเหนียวแตกหักได้รับผลกระทบจากการตกตะกอนของ 2(Ti3Al) (de) ความแข็งแรงเพิ่มขึ้น และ KIC ลดลง

ความเหนียวแตกหักของโลหะผสมไททาเนียมนั้นถูกกำหนดโดยเฟส (de) ที่ตกตะกอนจากเฟสเป็นหลัก โลหะผสม Ti-15-3 จะถูกทำให้เก่าที่อุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ มีทั้งเฟสหยาบและเฟสละเอียด (de) ในโครงสร้างจุลภาค และความแข็งแรงและความเหนียวแตกหักนั้นสมดุลกันอย่างน่าพอใจ โลหะผสมไททาเนียมหล่อ Ti-15-3 (de)KIC และโลหะผสมไททาเนียม Ti-6Al-4V เทียบเท่า การปรับปรุงความเหนียวแตกหัก (de) ของโลหะผสมไททาเนียมเป็นปัจจัยทางโลหะวิทยา และยังเป็นปัจจัยในการลดอัตราการเติบโตของรอยแตกร้าวจากความเมื่อยล้า (da/dN)(de) อีกด้วย

ความต้านทานการไหลออกของโลหะผสมไททาเนียมเกือบทุกชนิดคือโลหะผสมไททาเนียมที่อุณหภูมิสูง 400 ~ 500 องศา (de) และความต้านทานการไหลออกสูงสุดได้มาจากการทำความเย็นที่อุณหภูมิห้องหลังจากการอบด้วยความร้อนในโซนเฟส (de) การใช้โลหะผสมไททาเนียม (de) ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำลายคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมเนื่องจากการเกิดความไม่เสถียรทางโลหะวิทยา การตกตะกอนของเฟส Ti3X การตกตะกอนของซิลิเกต และการก่อตัวของชั้นผิวที่อุดมด้วยออกซิเจน

โลหะไททาเนียมมีประโยชน์อะไร?
เนื่องจากโลหะผสมไททาเนียมมีความเข้ากันได้ดีกับร่างกายมนุษย์ จึงสามารถใช้โลหะผสมไททาเนียมเป็นกระดูกเทียมได้เช่นกัน เซอร์โคเนียมเป็นสารเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานปรมาณูและเป็นวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิและแรงดันสูง แต่กิจกรรมของเซอร์โคเนียมในสารละลายเป็นรองเพียงโซเดียมเท่านั้น

ในฐานะผู้ผลิตและซัพพลายเออร์ไททาเนียมชั้นนำรายหนึ่งในประเทศจีนมาเป็นเวลา 20 ปี เราขอต้อนรับคุณอย่างอบอุ่นในการซื้อไททาเนียมที่ผลิตในประเทศจีนจากโรงงานของเรา ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดมีคุณภาพสูงและราคาที่แข่งขันได้