التيتانيوم من الدرجة الأولى: التصنيف والخصائص والقيود والتطبيقات

ملخص

تتمتع شركة HDC بخبرة تزيد عن عقد من الزمان في مجال مكونات المعادن المخصصة. نحن نمتلك 4 محاور دقيقة و 5 محاور أدوات آلية ومراكز تصنيع CNC آلية وفريق تصميم وإنتاج محترف. يمكننا أن نوفر لك عمليات تصنيع مختلفة، بما في ذلك الطحن باستخدام الحاسب الآلي, تحويل CNC, القطع بالليزر, صب المعادن، والمزيد، لتصميم مكوناتك من الدرجة الأولى من التيتانيوم إلى الكمال، بما يتناسب مع متطلباتك المحددة.

[جدول المحتويات]

ما هو التيتانيوم الدرجة 1؟

التيتانيوم الدرجة 1،  سبائك التيتانيوم غير المخلوط ("النقي") 35A، تحتل المرتبة الأولى في أربع درجات من التيتانيوم النقي تجاريًا. نظرًا لمقاومتها الممتازة للتآكل. تحتوي على أقل مستوى من الأكسجين والحديد وتستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة. مثل المبادلات الحرارية وأجزاء الكائنات الحية والأوعية منخفضة الحرارة والمزيد.

كم عدد درجات التيتانيوم غير المسبوق؟

يتميز التيتانيوم النقي تجاريًا (CP) بأربع درجات رئيسية (CP1 وCP2 وما إلى ذلك)، والتي يتم تطويرها لأغراض فردية اعتمادًا على الخصائص الميكانيكية (على سبيل المثال القوة والطواعية والقدرة على التشكيل). الدرجة الأولى هي تجسيد للقدرة القصوى على التشكيل ومقاومة التآكل، مما يجعلها الخيار الأفضل لجميع التطبيقات في هذه الفئة. الدرجة 2، المعروفة على نطاق واسع بأنها السبائك الأكثر تنوعًا، تضمن التوازن المناسب بين القوة والليونة والطرق. تتمتع الدرجة الثالثة من القوة بميزة قابلية التشكيل الأقل من الدرجة الثانية من القوة؛ هذه المادة مناسبة لتلك المتطلبات التي تتطلب قوة أعلى ولكنها ليست ذات ليونة شديدة. المرحلة الأخيرة هي الدرجة 4، وتستخدم للأقوى حيث تكون هناك حاجة إلى قوة عالية ومرونة معتدلة. يتم تحديد هذه الدرجات من خلال تطبيقات مختلفة، وفي هذه الحالة تكون مقاومة التيتانيوم للتآكل هي الأساس الرئيسي، والدرجات من 1 إلى 4 هي التي تحدد الفئات الأساسية للتيتانيوم غير المسبوق.

ما هو أساس تصنيف التيتانيوم؟

يتم تحديد درجة التيتانيوم على أساس تركيبته الكيميائية، وخصائصه الميكانيكية، والبنية الدقيقة، ومقاومته للتآكل، وقابليته للتشكيل، وقابليته للتلحيم. الفرق الوحيد بين درجات التيتانيوم التجارية والخالصة هو نسبة الحديد والأكسجين. وهذا بدوره يؤثر على قوة ومرونة المادة. تحتوي الدرجات المسبوكة، مثل الدرجة 5 (Ti-6Al-4V)، على عناصر مثل الألومنيوم والفاناديوم، مما يجعلها أقوى وتعزز خصائص أخرى. تشكل قوة الشد وقوة الخضوع والطواعية والصلابة المتوازنة في تطبيقات الحياة الواقعية أساس اختيار الدرجة، مع الأخذ في الاعتبار عمليات التصنيع والظروف البيئية. يؤدي هذا المخطط إلى استهداف المواد بدقة لتتناسب مع متطلبات التطبيق المختلفة، وبالتالي يتم تحسين عوامل الأداء والتكلفة.

ما هي القيود التي يفرضها التيتانيوم الدرجة 1؟

إن التيتانيوم من الدرجة الأولى، والذي يتمتع بقدرة عالية على الشد ومقاومة كبيرة للتآكل، يُظهر هذه القيود بسبب قوة الشد المنخفضة لديه. وبالتالي، فهو غير قابل للتطبيق في التطبيقات عالية القوة. كما أن التيتانيوم من الدرجة الأولى محدود أيضًا من حيث آليات أدائه في درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل عند مقارنته بدرجات التيتانيوم عالية المستوى أو الإصدارات السبائكية، مما قد يحد من تطبيقه في المواقف التي تتطلب خصائص ميكانيكية أعلى أو مقاومة قوية للتآكل. علاوة على ذلك، بما أن قابلية التشكيل العالية للدرجة الأولى وكذلك القدرة على اللحام مفيدة بلا شك لبعض التطبيقات، فمن الضروري تقييم الفعالية الاقتصادية لاستخدام مادة خاصة حيث لا تكون هذه الخصائص مطلوبة بشكل صارم. لذلك، فإن التيتانيوم من الدرجة الأولى هو الأكثر انتشارًا في التطبيقات التي تهدف إلى استغلال ميزاته الفريدة، مثل مقاومة التآكل والقدرة على التشكيل، وليس في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية.

التركيب الكيميائي للتيتانيوم الدرجة 1

هل تؤثر العناصر الأخرى الموجودة في التيتانيوم الدرجة الأولى على خصائصه؟

التيتانيوم من الدرجة الأولى، والذي يسمى أيضًا التيتانيوم النقي تجاريًا، يتم سبائكه عمدًا عن طريق إضافة كميات محسوبة (أي خاضعة للرقابة) من العناصر الخلالية مثل الأكسجين والنيتروجين والكربون والهيدروجين والشوائب البديلة مثل الحديد. في الواقع، تلعب هذه العناصر دورًا صغيرًا في تحديد الخصائص. يؤدي دمج الأوكسيسجين مع النيتروجين إلى زيادة القوة ولكن مع إبقاء المستويات منخفضة للحفاظ على اللدونة والقدرة على التشكيل. يتم تقييد الكربون لمنع تكوين الكربيد وبالتالي الحفاظ على مقاومة التآكل والطواعية تحت السيطرة. كما يتم تقليل الهيدروجين الذي يؤدي إلى الهشاشة، وتقليل محتوى الحديد السائب لزيادة القوة؛ ومع ذلك، يتم الاحتفاظ به منخفضًا للحفاظ على نعومته وقابليته العالية للتشكيل. هذا لا يعني أن جميع درجات التيتانيوم أفضل من تلك المصممة للاستخدام في البيئات شديدة التآكل؛ بل إنها تحافظ على توازن مقبول بين مقاومة التآكل الممتازة والطواعية وقابلية التشكيل مما يجعلها مناسبة للتطبيقات حيث تكون هذه الخصائص ذات أهمية قصوى.

الخصائص الميكانيكية للتيتانيوم الدرجة 1

الخصائص الفيزيائية للتيتانيوم الدرجة 1

التحديات في معالجة التيتانيوم من الدرجة الأولى

في حالة معالجة التيتانيوم من الدرجة الأولى، تنشأ هذه التحديات بسبب تفاعليته العالية، مما يجعله أكثر حساسية لأي تلوث ومرونته، مما يعقد كل من عمليات التصنيع والتشكيل. تم تصميم هذه الأجزاء عالية الجودة مع مراعاة ضوابط بيئية صارمة لتقليل تدهور الخصائص مع وضع استخدام أدوات التصنيع الخاصة في الاعتبار للتعامل مع التصاقها بالأدوات والتسبب في التآكل. من المهم الحفاظ على البيئات الخاضعة للرقابة أثناء اللحام والمعالجات الحرارية، ويتم التعامل مع المواد بعناية حتى لا تفقد سلامتها أثناء التشكيل، مما يجعل الإنتاج أكثر تكلفة. ومع ذلك، فإن هذه الصعوبات لا تقلل من حقيقة أن TiGrade 1 يمتلك خصائص تآكل عالية الجودة بالإضافة إلى التوافق البيولوجي، وبالتالي، يتم استخدامه على نطاق واسع في التطبيقات الصعبة، مثل المعالجة الكيميائية والبحرية والطبية.

تطبيقات التيتانيوم الدرجة 1

يتم استخدام الدرجة الأولى من التيتانيوم في العديد من الصناعات لأنه مقاوم تمامًا للتآكل وله قابلية تشكيل جيدة وسهل اللحام. يتم استخدامه في صناعة المعالجة الكيميائية لبناء عناصر مثل المبادلات الحرارية والمفاعلات، وله مقاومة ثابتة للتآكل للمواد المسببة للتآكل. إن مقاومتها للتآكل في مياه البحر تجعلها جيدة للاستخدام في التطبيقات البحرية مثل بناء السفن والمنصات البحرية. على الرغم من أن الدرجة الأولى المقاومة للتآكل هي الخيار الأمثل للمكونات الهيكلية للطيران والفضاء، إلا أن الدرجات الأعلى والسبائك الأعلى تجد تطبيقات متخصصة مهمة في هندسة الطيران والفضاء. إن التوافق الحيوي هو أحد الخصائص الأساسية المطلوبة للأجهزة الطبية المزروعة مثل الأجهزة التقويمية. كما أنها جزء من توليد الطاقة وفي عمليات مثل الطاقة الحرارية الأرضية والطاقة النووية، والتي هي عرضة للتآكل داخل المفاعل وهي أيضا جزء من البناء لمتانتها وجماليتها. وعلاوة على ذلك، فإن متانة المكونات تسلط الضوء على إمكانية استخدام هذه الأغشية في التطبيقات التي تركز على المرونة في مواجهة التحديات البيئية.