محصولات مرتبط
تماس جهت خرید
۰۲۱-۲۲۳۶۱۰۵۳
۰۲۱-۲۲۳۶۱۰۵۳
تیتانیوم گرید 1، یکی از مهم ترین تیتانیومهای خالص موجود در صنعت است که خواص و ویژگیهای فوقالعادهای دارد. تیتیانیوم های غیر آلیاژی عموماً در 4 گرید 1، 2، 3 و 4 موجود است که بر اساس میزان ناخالصی و تاثیر آنها بر استحکام و چکش خواری تقسیم بندی میشوند و همگی در دسته بندی خالص تجاری یا CP (Commercial Pure) قرار میگیرند. در بین این چهار گرید، گرید 1 بیشترین خلوص، کمترین استحکام، بهترین چکش خواری و شکلپذیری در دمای اتاق را دارد. این گرید همچنین دارای تافنس ضربه بالا و مقاومت خزشی خوب بوده و به سادگی قابل جوشکاری است، ضمن آنكه قابلیت کشش عمیق بسیار خوبی از خود نشان میدهد و قابلیت ریخته گری نیز دارد.
مقاومت به خوردگی این گرید در محیطهای به شدت اکسیدی و تقریبا احیایی حاوی کلرید، بسیار عالی است. ماکزیمم درصد وزنی ناخالصی تیتانیوم گرید یک 18/0 اکسیژن، 2/0 آهن، 03/0 نیتروژن و 10/0 کربن است. هیدروژن حتی در مقادیر خیلی کم 30 تا 40 پی پی ام میتواند منجر به تردی هیدروژنی شدید در تیتانیوم خالص شود.
به طور کلی قابلیت شکلپذیری و ساخت تیتانیم، به غلظت عناصر بینابینی (interstitial) وابسته است و به همین علت تیتانیوم گرید یک انعطافپذیری و قابلیت شکلدهی سرد بهینه و مطلوبی دارد. از طرفی خواص مکانیکی این گرید نیز بسیار مطلوب است و استحکام کششی تسلیم آن در حدود MPa 221 است و به دلیل چگالی پایین (حدود نصف وزن فولاد) انتخابی بسیار خوب برای صنایع هوایی، هوافضایی، پزشکی و دیگر مواردی است که نسبت استحکام به وزن مهم است.
|
Hydrogen H 0.015 |
Nitrogen
N 0.03 |
Carbon
C 0.10 |
Oxygen
O 0.18 |
Iron
Fe 0.20 |
Titanium Ti Balance |
|
نامهای دیگر |
ASTM | AMS | UNS | EN Numeric Designation (DIN) | EN Chemical Designation | AISI |
|
ISO 5832-2 ASME SB265 JIS Class 2 GB 3620 JIS H4600 |
Grade 1 B265 B337 B338 B348 F67 |
– |
R50250 |
3.7025 |
Ti-Grade1 |
– |
|
سختی (HV) |
مدول الاستیک (GPa) | درصد تغییر طول در 50 میلیمتر | استحکام تسلیم (MPa) | استحکام کششی (MPa) |
| 115-125 | 100-105 | 20-25 | 172-240 |
240-360 |
|
چگالی (3g/cm) |
مقاومت الکتریکی (µΩ.cm) | نقطه ذوب (ºC) | (J/Kg.°K) ظرفیت گرمایی ویژه |
| 4.51-4.52 | 55-57.5 | 1670 |
539-541 |
دلیل اصلی مقاومت به خوردگی بالای Ti-Cp grade 1، وجود لایه اکسید بسیار متراکم و چسبنده بر روی سطح آن است. این لایه باعث میشود تا تیتانیوم مقاومت خیلی خوبی در محیط های اکسید کننده داشته باشد. در صورت وقوع آسیب و وجود اکسیژن، رشد جدید لایه اکسیدی به صورت سریع رخ می دهد. با توجه به مقاومت به خوردگی مناسب تیتانیوم، میتوان از آن در محیطهای مختلفی از جمله سیستم های آب خنک کننده، آب دریا، آب شور، کلر مرطوب، دیاکسید کلر، هیپوکلریت ها، هیپوکلراتها، سولفیدها، نیتریک ها و… استفاده کرد.
|
آب |
آب (نمک) | اسید ضعیف | اسید قوی | قلیایی ضعیف | قلیایی قوی | محلول ارگانیک | اکسیداسیون در 500 سانتیگراد |
| عالی | عالی | عالی | قابل قبول | عالی | قابل قبول | عالی |
قابل قبول |
خواص حرارتی و اکسیداسیون تیتانیوم گرید 1
|
حداکثر دمای کاری (ºC) |
حداقل دمای کاری (ºC) | ضریب هدایت حرارتی (W/m.K) | ضریب انبساط حرارتی (m.K/µm) | |
| ناپیوسته
540 |
پیوسته
425 |
-273 | 16.3-18 |
8.5-9.3 |
دلیل اصلی مقاومت به خوردگی بالای Ti-Cp grade 1، وجود لایه اکسید بسیار متراکم بر روی سطح آن است. این لایه باعث میشود تا تیتانیوم مقاومت خیلی خوبی در محیطهای اکسید کننده داشته باشد. در صورت وقوع آسیب و وجود اکسیژن، رشد جدید لایه اکسیدی به صورت ناگهانی رخ میدهد. با توجه به مقاومت به خوردگی مناسب تیتانیوم، میتوان از آن در محیطهای مختلفی از جمله آب خنککننده، آب دریا، آب شور، کلر مرطوب، دیاکسید کلر، هیپوکلریتها، هیپوکلراتها، سولفیدها، نیتریکها و همچنین فلزات با نقطه ذوب پایین استفاده کرد.
موارد استفاده رایج تیتانیوم گرید1 شامل استفاده در جاهایی که مقاومت به خوردگی بسیار زیاد، استحکام مطلوب، شکل پذیری، چکش خواری، نرخ کارسرد بالا و جوشپذیری عالی بالا نیاز باشد مرسوم است. این گرید در محیطهای اکسید کننده و احیایی با کلرید، صنایع شیمیایی و دریایی و کاربردهایی مشابه مبدل حرارتی، اجزاء فرآیندهای شیمیایی، تجهییزات مورد نیاز برای نمک زدایی، لوله کندانسور، سبدهای اسید شویی و انواع مختلف آند است. به دلیل مقاومت به خوردگی در آب دریا، بخار کلرین، کلریدهای فلزی، کلریت و محلولهای هیپو کلریت، کرومیک و نیتریک اسید تیتانیوم گرید انتخابی مناسب برای ساخت مخازن راکتور شیمیایی و در صنایع مهندسی و شیمیایی است.
|
تجهیزات فرآیندهای شیمیایی مبدلهای حرارتی آند، کاتد و سلولهای الکتروشیمیایی پالایش و فرآوری هیدروکربنها سیستمهای اسیدشویی |
ایمپلنت های پزشکی
تجهیزات جراحی استخراج هیدرومتالورژیکی تجهیزات صنایع کاغذ و پالپ مخازن فوق تبرید |
قطعات کشتی های نیروی دریایی صنایع غذایی و لبنی صنایع دارویی و بهداشتی زیورآلات و لوازم شخصی |
تیتانیوم گرید 1، یکی از مشهورترین و مهمترین تیتانیومهای غیرآلیاژی در بازار است که انعطافپیری بسیار خوبی دارد و قابلیت شکلدهی سرد آن نیز مناسب است. استحکام تسلیم این ماده برابر با MPa 221 میباشد و از طرفی چگالی آن در حد 60 درصد کمتر از فولاد است. با توجه به نسبت به استحکام به وزن بالای Ti-Cp grade 1، این ماده محبوبیت زیادی در صنعت دارد. همچنین با توجه به سازگاری مناسب تیتانیوم با ویژگیهای بیولوژیکی استخوانها و بافت بدن انسان، از این فلز میتوان برای ساخت ایمپلنتها در کاربردهای پزشکی استفاده نمود.
تیتانیوم گرید مقاومت به خوردگی خوبی دارد و در برابر خوردگی داغ در اکسیداسون، محیطهای خنثی و محیطهای کاهنده ملایم مثل کلریدها، رفتار حفاظتی بسیار مناسبی از خود نشان میدهد. همچنین تیتانیوم گرید 1 دارای مقاومت مطلوبی در مقابل خزش است.
برخی از شکلها و فرمهای در دسترس Ti Cp grade 1 عبارتند از:
جواب : جدول 1، ترکیب شیمیایی تیتانیوم تجاری گرید 1 را به نمایش میگذارد. مطابق جدول 1، میزان خلوص تیتانیوم در Ti Cp grade 1 برابر با 48/ 99 درصد است.
| هیدروژن | نیتروژن | کربن | اکسیژن | آهن | تیتانیوم |
| 0.015 | 0.03 | 0.01 | 0.18 | 0.02 | 99.48 |
تیتانیوم خالص تجاری 1، انعطافپذیری و شکلپذیری خیلی خوبی دارد. این فلز را میتوان با استفاده از فرایندهایی مثل هیدروپرس، Power brake، drop hammer یا stretch hammer تحت شکلدهی داغ یا سرد قرار داد. مشخصههای شکلدهی تیتانیوم Cp 1 شباهت زیادی به فولادهای زنگنزن سری 300 دارد.
عملیات فورج سنگین تیتانیوم خالص گرید 1 در دمای 871 درجه سانتیگراد (1600 درجه فارنهایت) آغاز شده و در بازه دمایی 788 الی 843 درجه سانتیگراد (1450 تا 1550 درجه فارنهایت) پایان میپذیرد.
عملیات حرارتی Ti Cp grade 1 شامل آنیل و آزادسازی تنش است و عملیات رسوبسختی و پیرسختی برای آن انجام نمیگردد. عملیات آنیل تیتانیوم تجاری خالص گرید 1 شامل مراحل زیر است:
برای عملیات آزادسازی تنش میانی نیز باید حرارتدهی تا دمای 482 درجه سانتیگراد (900 درجه فارنهایت) صورت بگیرد و مدت نگهداری نیز 45 دقیقه باشد.
به طور کلی، ماشینکاری تیتانیوم و آلیاژهای آن بسیار چالش برانگیز است. برخی از اپراتورهای باتجربه، ویژگیهای ماشینکاری این فلز را فولاد زنگنزن 316 مقایسه میکنند. تکنیکهای توصیه شده برای ماشینکاری تیتانیوم، شامل استفاده از جریان بالای مایع خنککننده (برای جبران رسانایی حرارتی کم ماده)، سرعتهای آهسته و نرخ تغذیه نسبتاً بالا است. ابزار کاربید تنگستن C1 و C4 یا ابزارهای پرسرعت جنس کبالت برای ماشینکاری تیتانیوم گزینههای مناسبی محسوب میشوند.
بله، به طور کلی تیتانیومهای خالص تجاری جوشپذیری خوبی دارند و برای جوشکاری آنها باید از فیلر یا پرکنندههای همسان با فلز استفاده کرد. تکنیکهای جوشکاری قوسی گاز تنگستن (GTAW) و جوشکاری قوسی گاز فلز (GMAW) برای جوشکاری تیتانیوم خالص تجاری گرید 1 تا 4 گزینههای مناسبی محسوب میشوند. البته از تکنیکهای جوشکاری پرتو الکترونی، پلاسما و لیزر نیز میتوان بدین منظور استفاده کرد.
فاوت اصلی در گریدهای چهارگانه تیتانیوم خالص تجاری، مربوط به ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی است. تیتانیوم خالص گرید 1، اکسیژن کمتری در مقایسه با سه گرید دیگر دارد. هرچقدر میزان اکسیژن کمتر باشد، پتانسیل شکلپذیری هم افزایش مییابد. بنابراین قابلیت شکلپذیری تیتانیوم خالص گرید 1 نسبت به سه گرید دیگر، بیشتر است. اما از طرفی استحکام کششی و تسلیم آن کمتر میباشد.
تیتانیوم در گریدهای خالص تجاری و گریدهای آلیاژی موجود است. آلیاژهای تیتانیوم به سه دسته تقسیم میشوند که عبارتند از:
آلفا و بتا دو فاز متفاوت از تیتانیوم هستند.
تیتانیوم خالص تجاری در 4 گرید عرضه میشود. تفاوت این گریدها، در محدودیت عناصر مختلف مجاز و سطوح استحکام است. جدول 2، مقایسه از عناصر مختلف و خواص مکانیکی گریدهای چهارگانه تیتانیوم خالص تجاری را به نمایش میگذارد .
مقایسه ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی گریدهای 1 تا 4 تیتانیوم خالص تجاری
| گرید | کربن | نیتروژن | اکسیژن | هیدروژن | تیتانیوم | استحکام کششی | استحکام تسلیم | ازدیاد طول |
| درصد ترکیب شیمیایی | ksi | درصد | ||||||
| 1 | 0.08 | 0.03 | 0.18 | 0.015 | باقیمانده | 35 | 20 | 24 |
| 2 | 0.08 | 0.03 | 0.25 | 0.015 | باقیمانده | 50 | 45 | 20 |
| 3 | 0.08 | 0.05 | 0.35 | 0.015 | باقیمانده | 65 | 55 | 18 |
| 4 | 0.08 | 0.05 | 0.4 | 0.015 | باقیمانده | 80 | 70 | 15 |
استحکام کششی و تسلیم کمتری نسبت به سایر گریدهای تجاری دارد. میزان کربن در همه آنها یکسان است و میزان اکسیژن با افزایش گرید، بیشتر میشود.
سه آلیاژ گرید 7، 11 و 12 تقریباً مشابه تیتانیومهای خالص تجاری هستند. گرید 7 از لحاظ خواص مکانیکی مشابه تیتانیوم خالص گرید 2 است اما تا بیش از حدود 2/0 درصد، افزودنی پالادیم دارد. این افزودنی، موجب افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ تیتانیوم گرید 7 میشود به طوری که حتی در اسیدهای کاهنده نیز رفتار حفاظتی مطلوبی دارد.
آلیاژ تیتانیوم گرید 11 شباهت زیادی به تیتانیوم خالص گرید 1 دارد، با این تفاوت که میزان پالادیوم در آن تا حدود 25/0 درصد است. این میزان پالادیوم موجب افزایش مقاومت به خوردگی شیاری و مقاومت در برابر اسیدهای کاهنده میشود.
خواص مکانیکی آلیاژ تیتانیوم گرید 12 نسبت به تیتانیوم خالص تجاری 3، بالاتر و نسبت به تیتانیوم خالص تجاری گرید 4، پایینتر است. گرید 12 نسبت به سایر گریدهای آلیاژ تیتانیوم تجاری، تفاوت ویژهای دارد که مربوط ترکیب شیمیایی است. گرید 12 شامل 6/0 الی 9/0 درصد نیکل و 2/0 تا 4/0 درصد مولیبدن است.
در تیتانیوم خالص، فاز آلفا دارای ساختار شبکهای هگزاگونال یا hcp است و از دمای اتاق تا دمای تقریباً 882 درجه سانتیگراد (1620 درجه فارنهایت) قابلیت پایداری دارد. ساختار شبکهای فاز بتا در تیتانیوم خالص، به صورت bcc است و پایداری آن هم از دمای 882 تا 1688 درجه سانتیگراد (3040 درجه فارنهایت) میباشد.
گریدهای تجاری تیتانیوم خالص قابلیت شکدهی گرم و شکلدهی سرد دارند و تیتانیوم گرید 1 نیز از این قاعده مستثنی نیست. پتانسیل شکلدهی در این گریدها با کاهش میزان ناخالصیها مخصوصاً اکسیژن، افزایش می یابد.
در صورتی که این گرید تحت بیش از 5 درصد کار سرد قرار گرفته باشد، باید بعد از استحکام بخشی ناشی از کار سرد، تحت عملیات آنیل نرم قرار بگیرد تا مقاومت به خوردگی بهینه و خواص مکانیکی مورد نظر برای آن حاصل شود. تیتانیوم خالص تجاری قابلیت ماشینکاری نیز دارد و ماشینکاری آن را میتوان با تکنیکهای مرسوم انجام داد. البته ماشینکاری این فلز، همواره با چالشهای مختلفی همراه است.
تیتانیوم های خالص به دلیل عدم وجود عناصر آلیاژی قابلیت عملیات حرارتی ندارند. اما برای عملیات آنیل تیتانیوم خالص تجاری (گریدهای 1 تا 4) ترجیحاً بایستی از کورههای الکتریکی با اتمسفر گاز خنثی و یا خلأ استفاده شود. عملیات آنیل در دمای تقریباً 700 درجه سانتیگراد انجام میگردد. میزان نگهداری فلز در این دما حداقل 15 دقیقه است. عملیات آنیل رهاسازی تنش در بازه دمایی 450 الی 600 درجه سانتیگراد صورت میگیرد و زمان نگهداری تیتانیوم خالص تجاری در این عملیات، تقریباً 30 دقیقه است. خنکسازی بعد از عملیات حرارتی نیز در اتمسفر گاز خنثی و یا هوا انجام میشود.
در جوشکاری گریدهای مختلف تیتانیوم، استفاده از فیلر فلزی سازگار با گرید فلز، اهمیت زیادی دارد. موثرترین تکنیکهای جوشکاری برای اتصال تیتانیوم خالص تجاری عبارتند از: جوشکاری قوسی گاز تنگستن (GTAW) و جوشکاری قوسی گاز فلزی (GMAW). همچنین از تکنیکهای دیگری مثل جوشکاری پرتو الکترونی، لیزر و پلاسما نیز میتوان استفاده نمود. وجود اتمسفر آرگون 99/99 درصد در جوشکاری تیتانیوم خالص تجاری اهمیت زیادی دارد.
برخی از نکات و الزامات مهم در جوشکاری تیتانیومهای خالص تجاری عبارتند از:
تیتانیوم در دماهای برابر یا بیشتر از 250 درجه سانتیگراد، میل ترکیبی زیادی با گازهای جوی یا اتمسفر دارند. این موضوع موجب اکسیداسیون و تردی سطح میشود. انتهای قسمت اکسید شده در فیلر فلزی، باید پیش از جوشکاری حذف گردد.
در جوشکاری قطعات کوچک تیتانیوم خالص تجاری، بهتر است از محفظههای جوش استفاده شود. عملیات تنشزدایی، یکی از فرایندهای بسیار مهم بعد از جوشکاری محسوب میشود. در صورت وجود تنش باقیمانده در قطعات تیتانیوم گرید 1 به دلایلی همچون اندازه زیاد و یا طراحی ساختاری، انجام عملیات تنشزدایی برای این فلز ضروری است.
|
گرید
|
دلیل جایگزینی
|
||||||
|
Ti Grade 2
|
زمانی که استحکام بیشتر ، شکل پذیری کمتر و مقاومت به خوردگی کمتر هم مورد تایید باشد
|
||||||
|
Ti Grade 3
|
زمانی که استحکام بالاتر نیاز باشد اما شکل پذیری کم میشود ، مقاومت به خوردگی هم کاهش می یابد
|
||||||
|
Ti Grade 4
|
زمانی که استحکام بالاتر نیاز باشد اما شکل پذیری کم میشود ، مقاومت به خوردگی هم کاهش می یابد
|
||||||
|
316
|
زمانیکه خوردگی زیاد نباشد و قیمت هم کمتر است
|
||||||
|
Hastelloy C-276
|
در صورتیکه دما بالاتر باید و مقاومت به خوردگی بیشتری نیاز باشد ، اما قیمت بالاتر است
|
||||||
ویلیلم گرگور ، معدن شناس انگلیسی و مارتین هاینریس کلاپروث شیمیدان آلمانی در سالهای بین 1790 تا 1800 سنگ معدنی روتیل که کانی اصلی تیتانیوم است را کشف و نسبت به استخراج آن اقدام نمودند . تیتانیوم فلزی و خالص شده در سال 1910 توسط متالورژیست نیوزیلندی ، متیو هانتر در کشور امریکا احیا و تولید شد.
فرآیند هانتر شامل حرارت دادن کلرید تیتانیوم (IV) با سدیم در یک سیلندر با فشار بالا بود. این فرآیند مناسب تولید انبوه نبود و بعدها با روش کرول جایگزین شد . تولید تجاری تیتانیوم توسط متالورژ لوکزامبورگی ، ویلیام کرول در سال 1938میلادی اختراع شد. اما با شروع جنک جهانی و تهدید آلمانها او به امریکا رفت و در سال 1940 در امریکا این روش را ثبت تجاری نمود.
در این روش تیتانیوم از حرارت دادن کلرید تیتانیوم در مجاورت منیزیم احیا میشود. در سال 1948 تولید تجاری تیتانیوم خالص به صورت پودر ، در کارخانه دو پونت امریکا آغاز شد و در این زمان تولید جهانی تیتانیوم تنها 3 تن در سال بود ولی با پی بردن به اهمیت تیتانیوم تولید آن در سال 1956 به 25000 تن رسید .
پروفسور ویلیام جی کرول پس از تولید موفقیت آمیز تیتانیوم اقدام به تولید زیرکونیوم نیز نمود . او در سال 1951به هیئت علمی کالج ایالتی اورگان پیوست و یک بنیاد غیرانتفاعی تحقیقات فلزات را تأسیس کرد که بورسیه ها و کمک های مالی را در ایالات متحده و اروپا اعطا می کرد. کرول در سال 1961 به اروپا بازگشت و در 30 مارس 1973 در بروکسل درگذشت.
تولید تجاری و صنعتی فلز تیتانیوم در شرکت تایمت امریکا و در سال 1952 صورت گرفت .این شرکت در سال 1950 تحت نام Titanium Metals Corporation of America تاسیس شد و در سال 1955 اولین سفارش بزرگ تولید تیتانیوم برای نیروی هوایی امریکا را دریافت نمود . یکی از دلایل توسعه تیتانیوم رقابت هوایی و فضایی با اتحاد جماهیر شوروی و جنگ سرد بود.
اولین استفاده از تیتانیوم در صنعت هوایی مربوط به تولید هواپیمای پرنده سیاه SR 71 نیروی هوایی آمریکا بود. 85 درصد از ساختار هواپیما ازتیتانیوم و آلیاژهای آن تشکیل شده بود. قبل از SR71، هزینه بالا مانع استفاده از تیتانیوم در صنعت هوایی میشد، اما با کاهش قیمت آن ، بخش هوانوردی تجاری در دهه 1960 شاهد استفاده گسترده از این فلز و آلیاژهای آن بود.
| محصول |  |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| مفتول | میلگرد | لوله بدون درز | لوله درزدار | کویل | ورق سرد | ورق گرم | |
| قیمت | |||||||
| ترم تحویل | |||||||
| تولیدکنندگان معتبر | Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
