التيتانيوم من الدرجة الثانية: التركيب والخصائص وتحديات المعالجة

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، لصنع مكوناتك من الدرجة الثانية من التيتانيوم إلى الكمال، والمصممة خصيصًا لتلبية متطلباتك المحددة.

[جدول المحتويات]

ما هو التيتانيوم الدرجة 2؟

التيتانيوم من الدرجة 2، هو التيتانيوم غير المخلوط. وهو مشابه بشكل خاص لـ التيتانيوم الدرجة 1يطلق عليه الناس "قوة العمل" للتيتانيوم النقي الصناعي. وبالمقارنة مع الدرجة 1، يتمتع بقوة أعلى وأداء تشكيل بارد رائع. إنه الخيار الأول في العديد من مجالات التطبيق، مثل صناعة الطيران، وتوليد الكهرباء، والتصنيع الكيميائي، والمزيد.

الفرق بين التيتانيوم من الدرجة الأولى والدرجة الثانية

الدرجة 1 والدرجة 2 هما درجات تيتانيوم متطابقة إلى حد كبير، ولكن الدرجة 1 عادةً ما تحتوي على نسبة أكسجين أعلى قليلاً وبالتالي تظهر خصائص مختلفة قليلاً. يحتوي التيتانيوم من الدرجة 1 على نسبة أقل من الأكسجين مما يوفر ليونة وقابلية للتشكيل أعلى قليلاً بينما يتمتع التيتانيوم من الدرجة 2 بقوة أعلى قليلاً بسبب محتواه الأعلى قليلاً من الأكسجين. تتمتع الدرجة الأولى بقدرة أفضل على السحب وقابلية اللحام بالإضافة إلى ميزة المعالجة الكيميائية؛ بينما تتمتع الدرجة الثانية بقوة أفضل وهي مفضلة في التطبيقات الفضائية والطبية والسيارات. باختصار، يعتمد اختيار أحد النوعيتين على قابلية التشكيل الدقيق للتطبيق، وقوة الشد والأداء الميكانيكي الآخر.

ما هي عيوب التيتانيوم الدرجة 2؟

على الرغم من أنه يمكن اعتبار التيتانيوم من الدرجة 2 خيارًا أفضل في كثير من النواحي، إلا أن عيوبه لا تزال موجودة. العيب هو أنه أضعف بكثير مقارنة بسبائك التيتانيوم مثل الدرجة 5، مما يعني الاستخدام المحدود في الحالات التي تتطلب نسب عالية من القوة إلى الوزن. ثانياً، قد يكون أكثر تكلفة من المواد الأخرى مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الكيانات المصنوعة من الألومنيوم، وقد يؤثر هذا على الميزانية عند البناء. علاوة على ذلك، قد يكون من الصعب تشغيل التيتانيوم من الدرجة 2 بسبب التوصيل الحراري وإمكانية التصلب الناتج عن العمل، مما يؤدي إلى تآكل كبير للأداة وتكاليف تشغيل. مرة أخرى، على الرغم من إمكانية اللحام بها، إلا أنها تحتاج إلى عمليات لحام صارمة لمنع الهشاشة أو التلوث الذي قد يؤدي في النهاية إلى إضعاف خصائصها الميكانيكية ومقاومتها للتآكل. علاوة على ذلك، فإن قابليتها للتشغيل البارد محدودة إلى حد ما، مما يجعل التشكيل البارد وكذلك التشكيل كلاهما من المهام الصعبة ومن الممكن فقدان قوة المادة عن طريق إنتاج شق. على الرغم من الطبيعة السلسة لهذه الوصلات، فإن التيتانيوم من الدرجة 2 لا يزال يأتي مع نصيبه من القيود؛ ومع ذلك، فإنه يظل فعالاً للغاية فيما يتعلق بمقاومة التآكل والتوافق البيولوجي والاستخدام خفيف الوزن في عدد لا يحصى من التطبيقات.

التركيب الكيميائي للتيتانيوم الدرجة 2

تأثير المحتوى الأقل من العناصر الأخرى على التيتانيوم من الدرجة الثانية

(الكميات الأقل من العناصر الأخرى لا تحدث فرقًا كبيرًا إلا مع التيتانيوم من الدرجة 2)، حيث أن التيتانيوم من الدرجة 2 عبارة عن سبيكة تيتانيوم نقية تجارية مكونها الرئيسي هو التيتانيوم مع كميات صغيرة من العناصر الأخرى مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والكربون والحديد. يتكون Ti-6Al-4V من هذه العناصر بتركيز منخفض للغاية، وبالتالي فإن Ti-6Al-4V ليس له تأثيرات ملحوظة على الخصائص العامة للتيتانيوم من الدرجة 2. وفي الوقت نفسه، فإن المعدن ليس نقيًا ويحتوي على عناصر غريبة قد تؤثر سلبًا على الخصائص الميكانيكية للمادة، بما في ذلك القوة والصلابة ومقاومة التآكل. ومن ثم، فإن مراقبة جودة الشوائب وعناصر السبائك أمر أساسي من أجل توفير درجة التيتانيوم 2 عالية النقاء والخصائص المرغوبة على وجه التحديد. تجدر الإشارة إلى أن التيتانيوم من الدرجة 2 يتم اختياره عادةً لمقاومته المتميزة للتآكل بالإضافة إلى توافقه الحيوي وكثافته المنخفضة حيث يمكن تطبيقه في مجالات صناعية مختلفة مثل الفضاء والأدوية والمعالجة الكيميائية.

الخصائص الميكانيكية للتيتانيوم الدرجة 2

الخصائص الفيزيائية للتيتانيوم الدرجة 2 

الخصائص الحرارية للتيتانيوم الدرجة 2

طرق مناسبة لمعالجة التيتانيوم من الدرجة 2

يتم معالجة التيتانيوم الدرجة 2 باستخدام مجموعة من التقنيات اعتمادًا على خصائصه. إن عملية التصنيع (الخراطة والطحن) واسعة الانتشار ولكنها تحتاج إلى الوقت لأن المادة لها موصلية حرارية منخفضة. إن تقنيات اللحام مثل GTAW أو EBW فقط هي التي تؤدي إلى مخاطر التلوث وأكسدة المواد، وبالتالي، يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة. يمكن استخدام عمليات التشكيل التي يمكن أن تكون باردة وساخنة، وقد تكون هناك حاجة إلى التلدين الإضافي لتحقيق اللدونة. يتم استخدام عمليات المعالجة الحرارية (التلدين وتخفيف الإجهاد) لتطوير الخصائص الميكانيكية المرغوبة. تؤدي تعديلات السطح، مثل التلميع والأكسدة، إلى زيادة مقاومة التآكل وتحسين المظهر. على النقيض من ذلك، فإن تقنيات تصنيع الآلات مثل SLM و EBM مرنة للغاية مع الهياكل ذات الهندسة المعقدة. تُستخدم هذه الطرق عادةً في تصنيع أجزاء الأجهزة الفضائية والطبية والكيميائية.

تطبيقات التيتانيوم من الدرجة الثانية

يتجلى الاستخدام الواسع النطاق للتيتانيوم من الدرجة 2 من خلال ميزاته الرائعة في مختلف الصناعات. لقد تم استخدامه من قبل صناعات الطيران والفضاء في هياكل الطائرات وأجزاء المحركات، والقطاع الصحي بسبب توافقه الحيوي والعمليات الكيميائية للمعدات المقاومة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه أيضًا في المواقف البحرية ومباني البناء والمعدات الرياضية لأنه متين ومقاوم للأكسدة الكهروكيميائية. بشكل عام، يبرز سبائك التيتانيوم من الدرجة 2 باعتباره مادة لا يمكن الاستغناء عنها في الصناعات مثل صناعة الطيران التي تحتاج إلى مواد خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل وعالية الأداء.