Bar Titanium GR5 (Ti-6Al-4V) - Pengenalan Produk
Gambaran keseluruhan
Bar titanium GR5(Gred 5, sebutan CinaTC4) ialah produk-bar yang diperbuat daripada aloi Ti-6Al-4V - aloi titanium yang paling banyak digunakan di dunia, menyumbang lebih 50% daripada jumlah penggunaan titanium. Ia menggabungkan kekuatan tinggi, ketumpatan rendah, rintangan kakisan yang sangat baik dan kebolehfabrikan yang baik, menjadikannya bahan standard untuk aplikasi industri aeroangkasa, perubatan, marin dan{10}}berprestasi tinggi. Bar GR5 biasanya dibekalkan sebagai produk canai panas, tempaan atau sejuk/dikisar dengan diameter daripada3 mm hingga 300+ mm, dalam panjang sehingga 6 meter atau mengikut keperluan.
1. Komposisi Kimia (setiap ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| unsur | Kandungan (berat%) | Fungsi |
|---|---|---|
| Titanium (Ti) | Baki (~90%) | Logam asas |
| Aluminium (Al) | 5.5 – 6.75% | -penstabil; memperkukuh dan meningkatkan-prestasi suhu tinggi |
| Vanadium (V) | 3.5 – 4.5% | -penstabil; meningkatkan kekuatan, kemuluran, dan kebolehkerasan |
| Besi (Fe) | Kurang daripada atau sama dengan 0.40% | Had kekotoran |
| Oksigen (O) | Kurang daripada atau sama dengan 0.20% | Mengukuhkan interstisial (terkawal) |
| Karbon (C) | Kurang daripada atau sama dengan 0.08% | Had kekotoran |
| Nitrogen (N) | Kurang daripada atau sama dengan 0.05% | Had kekotoran |
| Hidrogen (H) | Kurang daripada atau sama dengan 0.015% | Had kekotoran (risiko kekotoran - kritikal) |
| Yttrium (Y) | Kurang daripada atau sama dengan 0.005% | Had baki |
2. Sifat Mekanikal (ASTM B348, keadaan annealed)
表格
| Harta benda | Nilai |
|---|---|
| Kekuatan tegangan | Lebih besar daripada atau sama dengan 895 MPa(biasanya 950–1,100 MPa) |
| Kekuatan hasil | Lebih besar daripada atau sama dengan 825 MPa(biasanya 850–1,000 MPa) |
| Pemanjangan | Lebih daripada atau sama dengan 10% (biasanya 14–18%) |
| Pengurangan kawasan | Lebih daripada atau sama dengan 25% |
| Kekerasan | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Ketumpatan | 4.43 g/cm³(kira-kira 56% daripada keluli) |
| Modulus elastik | ~114 GPa |
| Julat lebur | ~1,600–1,670 darjah |
| Suhu perkhidmatan | –250 darjah hingga ~400 darjah(jangka-panjang) |
Selepasrawatan penyelesaian + penuaan (STA), kekuatan boleh mencapai 1,100–1,300 MPa - peningkatan ~20–30% berbanding keadaan anil.
3. Sifat Fizikal
表格
| Harta benda | Nilai | Nota |
|---|---|---|
| Nisbah kekuatan-kepada-berat | Luar biasa | Lebih tinggi daripada kebanyakan keluli dan aloi aluminium |
| Kekonduksian terma | 6.7 W/(m·K) | Haba pemesinan - rendah tertumpu pada alat |
| Pengembangan terma | 8.6 × 10⁻⁶/K | - rendah kestabilan dimensi yang baik |
| Haba tertentu | ~560 J/(kg·K) | |
| Biokompatibiliti | Cemerlang | Tidak-toksik, diterima sepenuhnya oleh tisu manusia |
| Rintangan kakisan | Filem pasif TiO₂ yang cemerlang | Air laut, klorida, asid pengoksida, cecair badan |
| Sifat magnetik | Bukan-magnet | Sesuai untuk MRI-peranti yang serasi |
4. Ciri-ciri Metalurgi
+ dua-struktur fasa: Aluminium menstabilkan fasa heksagon; vanadium menstabilkan badan-fasa padu berpusat ( -suhu transus ≈ 980–1,000 darjah ).
Haba-boleh dirawat: Fasa membolehkanpenyelesaian + rawatan penuaanuntuk memperoleh kekuatan yang besar - kelebihan utama berbanding titanium tulen secara komersial.
Kawalan struktur mikro: Pemprosesan dalam medan + menghasilkan struktur dupleks halus (equiaxed + transformed ) dengan keseimbangan kekuatan, kemuluran dan rintangan keletihan yang terbaik.
Sensitiviti: Pengambilan hidrogen mesti dikawal ketat (kimpalan, penjerukan, penyejuk pemesinan); -peningkatan kandungan fasa pada suhu tinggi - tetingkap kerja panas mesti diurus.
5. Proses Pengilangan
Meleleh- Peleburan semula arka vakum tiga kali ganda (VAR) span titanium + Al-Aloi induk V untuk kehomogenan
Penempaan/pecahan- Jongkong ditempa menjadi bilet dalam medan atau +
Gulungan panas / penempaan ke bar- Digulung atau ditempa hingga akhir atau hampir{1}}diameter akhir (biasanya 700–950 darjah )
Penyepuhlindapan- Penyepuhlindapan kilang pada 700–850 darjah untuk memulihkan kemuluran
Lukisan sejuk / pengisaran tanpa pusat(pilihan) - Untuk diameter ketepatan dan kemasan permukaan
Meluruskan- Putar atau tekan meluruskan
Rawatan permukaan- Pemesinan/pemutaran, penggilap atau letupan pasir
Pemeriksaan & ujian- Pengesanan kecacatan UT, pemeriksaan dimensi, ujian tegangan, PMI, penembus pewarna - MTC penuh (EN 10204 3.1/3.2) dibekalkan
6. Bentuk & Toleransi Produk
表格
| Borang | Penerangan | Toleransi Biasa |
|---|---|---|
| Bar bergulung-panas | Sebagai-permukaan bergulung, hitam/teroksida | h11/h12 |
| Bar palsu | Kualiti dalaman yang lebih baik, diameter yang lebih besar | Mengikut perjanjian |
| Bar yang ditarik -sejuk / tanah | Permukaan terang, dimensi yang tepat | h8/h9/h10 |
| Bar yang dikupas/dipusing | Permukaan mesin, dialihkan dekarburisasi/ -lapisan sarung | h9/h11 |
| Bar tanah tanpa pusat- | Cermin atau kemasan ketepatan untuk pemesinan | h7/h8 |
Keadaan permukaan tersedia:hitam (sebagai-digulung), jeruk, diletupkan pasir, diputar/dikisar, digilap.
7. Bidang Permohonan Utama
Aeroangkasa (pasaran terbesar)
Komponen struktur pesawat: bingkai, kurungan, pengikat
Bahagian enjin: bilah pemampat, cakera, aci
Komponen gear pendaratan dan penggerak
Hab pemutar helikopter
Perubatan
Implan pembedahan: skru tulang, plat, paku intramedular, alat penetapan tulang belakang
Lekapan implan pergigian dan penyangga
Alat pembedahan dan alat kosong
(Nota: untuk implan kekal, versi ELI -Gred 23 / Ti-6Al-4V ELI- dengan interstisial yang lebih rendah selalunya ditentukan mengikut ASTM F136)
Marin & Luar Pesisir
Aci kipas, pengikat bawah air, gandingan
Komponen pam air laut, batang injap
Bahagian struktur-laut dalam
Perindustrian & Tenaga
Aci tumbuhan kimia, pengaduk, komponen pam
Komponen kapal tekanan tinggi-
Bahagian perlumbaan automotif (rod penyambung, injap)
Peralatan sukan: rangka basikal, kepala kelab golf, raket tenis
8. Perbandingan: GR5 lwn. Bar Titanium Tulen
表格
| item | Bar GR2 (TA2). | Bar GR5 (TC4). |
|---|---|---|
| taip | Tulen secara komersial | + aloi |
| Kekuatan tegangan | ~450–550 MPa | ~950–1,100 MPa |
| Kekuatan hasil | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Kemuluran | Lebih tinggi (ε Lebih besar daripada atau sama dengan 25%) | Sederhana (ε Lebih besar daripada atau sama dengan 10–14%) |
| Rintangan kakisan | Cemerlang | Cemerlang (hampir-sama) |
| Rawatan haba | Penyepuhlindapan sahaja | Penyelesaian + penuaan tersedia |
| kos | Lebih rendah | ~2–3× lebih tinggi |
| Terbaik untuk | Peralatan kimia, bahagian yang dibentuk | Bahagian aeroangkasa, perubatan,-tinggi |
9. Piawaian Berkaitan
表格
| Standard | Skop |
|---|---|
| ASTM B348 | Bar dan bilet - standard produk utama |
| ASTM F67 / F136 | Gred implan pembedahan (F136 untuk Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Bar aeroangkasa, penempaan dan spesifikasi cincin |
| ASME SB348 | Versi kod kapal tekanan |
| GB/T 2965 | Standard Cina untuk bar aloi titanium dan titanium |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 | Penamaan Eropah |
