Titanij 7. razreda, službeno označen kaoTi-0,15pd(Titanium-0,15% Palladium), specijalizirana je varijanta komercijalno čistog (CP) titana koji je stabiliziran s malom količinom paladija. Spakuje se pod kategoriju nelegiranog titana (a ne legure titana s više elemenata poput stupnja 5 Ti-6AL-4V), ali je modificiran kako bi se riješilo kritično ograničenje standardnog CP titana: loša otpornost na lokaliziranu koroziju.
Ova ocjena definirana je industrijskim standardima kao što su ASTM B265 (za titanijske ploče, listove i trake), AMS 4928 (specifikacija zrakoplovnih materijala) i ISO 5832-7, koji nacrtaju njegovu proizvodnju, testiranje i zahtjeve za izvedbu. Dodavanje paladija ključno je diferencin-it pojačava sposobnost materijala da izdrži korozivna okruženja, posebno smanjuju uvjete poput sumporne kiseline, otopina vrućeg klorida, stajaće morske vode i određenih tokova kemijskih procesa.
Titanij 7. razreda zadržava jezgrene prednosti CP titana, uključujući nisku gustoću (otprilike 4,51 g/cm³, oko 60% gustoće čelika), izvrsnu biokompatibilnost (što ga čini prikladnim za medicinsku primjenu), dobru oblikovanje (može biti hladno, zavarene i obrađene s pravilnim tehnikama) i moderne čvrstoće. Njegove primarne primjene su u industrijama u kojima je otpornost na koroziju najvažnija, poput kemijske obrade (reaktori, izmjenjivači topline, ventili), offshore i morski inženjering (podmornice, pričvršćivači), nafta i plin (alati za bušotine, oprema za bušotinu) i medicinske uređaje (implantabilne komponente izložene tjelesnim fluidima). Također se koristi u kriogenim sustavima, jer njegova mehanička svojstva ostaju stabilna na izuzetno niskim temperaturama (do -253 stupnjeva).
Kemijski sastav titana razreda 7 čvrsto je kontroliran međunarodnim standardima (npr. ASTM B265, ISO 5832-7) kako bi se osiguralo dosljedne performanse, posebno u smislu otpornosti na koroziju i mehaničke stabilnosti. Sastav dominira titanij, s paladijom kao primarnim (i jedinim namjernim) legirajućim elementom i u tragovima količine nečistoća koje su strogo ograničene kako bi se izbjeglo ugrožavanje svojstava materijala.
Tipični i maksimalni dopušteni rasponi za njegove ključne komponente (prema postotku težine) su sljedeći:
Titanium (Ti):Osnovni metal, koji čini ostatak sastava (otprilike 99,78–99,88%). Ovaj visoki sadržaj titana osigurava da materijal zadržava inherentne karakteristike CP titana, poput male gustoće i biokompatibilnosti.
Palladium (PD):Kritični legirajući element, prisutan u rasponu od 0,12–0,20%. Ovaj mali, ali precizan dodatak je ono što razlikuje 7. razred od standardnih CP titanijskih stupnjeva (npr. Stupanj 2). Paladij djeluje kao stabilizator korozije promičući stvaranje stabilnijeg, pasivnog oksidnog sloja na površini titana-ovaj sloj sprječava lokaliziranu koroziju (poput korozije pittinga ili pukotine) u oštrim redukcijskim okruženjima.
Željezo (fe):Uobičajena nečistoća, ograničena na maksimalno 0,25%. Višak željeza može smanjiti otpornost na koroziju i povećati krhkost, tako da se njegova koncentracija strogo kontrolira.
Ugljik (c):Ograničeno na maksimalno 0,08%. Ugljik može formirati karbide s titanom, koji može oslabiti materijal i smanjiti njegovu duktilnost, tako da se drži na niskim razinama.
Dušik (n):Ograničeno na maksimalno 0,05%. Dušik može povećati čvrstoću, ali i smanjiti duktilnost i otpornost na koroziju, tako da je njegov sadržaj ograničen.
Vodik (h):Ograničeno na maksimalno 0,015%. Vodik je vrlo štetan za titanij, jer može uzrokovati "umiješanost vodika"-fenomen koji materijal čini krhkim i sklonim pucanju pod naponom. Stoga je stroga kontrola vodika kritična za strukturni integritet.
Kisik (o):Ograničeno na maksimalno 0,20%. Kisik je uobičajena nečistoća u titanu koja lagano povećava čvrstoću, ali može smanjiti duktilnost; Njegova je koncentracija uravnotežena kako bi se održao dobar omjer duktilnosti snage.
Niti jedan drugi namjerni legirajući elementi nisu prisutni u sastav Titanium-IT-a 7. razreda, namjerno je jednostavan za očuvanje čistoće i biokompatibilnosti CP titana, a istovremeno iskorištavanje paladija za pojačanu zaštitu od korozije.
Mehanička svojstva titana razreda 7 prilagođena su čvrstoći u ravnoteži, duktilnosti i formabilnosti, zadržavajući otpornost na koroziju koji je omogućio paladij. Ta se svojstva mjere u standardnim uvjetima (sobna temperatura, osim ako nije navedena drugačije) i definirana su standardima poput ASTM B265 i AMS 4928. Važno je napomenuti da se svojstva mogu neznatno razlikovati na temelju toplinskog obrade materijala (npr., Oblikovano, hladno, uvjeti (Eg, ploča,, ali sljedeća vrijednost, ali i sljedeće vrijednosti)
Vučna čvrstoća (UTS):Obično se kreće od 483 MPa do 621 MPa (70.000 do 90 000 psi). Ova umjerena čvrstoća veća je od one u titaniju CP 1, ali nešto niže od stupnja 2, zbog kontroliranog sadržaja kisika i dodavanja paladija. Dovoljna je za većinu kemijske obrade i morske primjene, gdje su potrebe za jačinom uravnotežene s korozijom otpornošću i formabilnošću.
Snaga prinosa (0,2% pomak):Obično se kreće od 345 MPa do 483 MPa (50.000 do 70 000 psi). Snaga prinosa je stres na kojem se materijal počinje trajno deformirati; Ovaj raspon osigurava da razred 7 može izdržati operativna opterećenja bez pretjerane deformacije.
Izduživanje na pauzi:Obično 20–25% (za lim ili ploču debljine veće ili jednake 1,6 mm). Visoko izduženje ukazuje na dobru duktilnost, što znači da se materijal može istegnuti, saviti ili formirati u složene oblike bez pucanja-ovo je kritično za proizvodne procese poput zavarivanja, valjanja i savijanja.
Modul elastičnosti (Youngov modul):Otprilike 110 GPa (16 x 10⁶ psi). Ova je vrijednost slična ostalim ocjenama CP titana i otprilike je polovina modula čelika, što znači da je stupanj 7 fleksibilniji pod naponom (koristan je za primjene gdje je potrebno prigušivanje vibracija ili ograničeno odstupanje).
Tvrdoća:Tipično 150–180 HV (Vickersova tvrdoća) ili 80–90 HRB (Rockwell B). Njegova umjerena tvrdoća osigurava da nije pretjerano krhka i može se obraditi odgovarajućim alatima (npr. Alat za rezanje karbida), dok još uvijek nudi dovoljnu otpornost na habanje za ne-abrazivna okruženja.
Snaga umora:U 10 ° Cycles (sobna temperatura, potpuno obrnuto opterećenje), 7. stupanj ima tipičnu čvrstoću umora od 172–207 MPa (25.000–30 000 psi). To ga čini prikladnim za primjene podložne opetovanim ili cikličkim opterećenjima, poput morskih pričvršćivača ili rotirajuće komponente u kemijskim pumpama.
Kriogena svojstva:Za razliku od nekih metala, titanij razreda 7 zadržava svoju duktilnost i žilavost na izuzetno niskim temperaturama (do -253 stupnjeva). Njegova vlačna čvrstoća i čvrstoća prinosa lagano se povećavaju na kriogenim temperaturama, dok izduživanje ostaje visoko-to je idealno za kriogene spremnike ili zrakoplovne komponente izložene hladnim okruženjima.
Značajno je da su mehanička svojstva 7. stupnja 7 manje osjetljiva na toplotno obradu u usporedbi s leguranim titanskim stupnjevima (npr. Stupanj 5), jer se prvenstveno koristi u žaruljenom stanju kako bi se maksimizirala duktilnost i otpornost na koroziju. Hladni rad može povećati svoju snagu (npr. Snaga zatezanja do 700 MPa), ali može smanjiti duktilnost, tako da se to radi samo za specifične primjene visoke čvrstoće.
Titanij razreda 2 i 7. razreda klasificiran je kao komercijalno čisti (CP) titan, što znači da su prvenstveno sastavljeni od titana s minimalnim legirajućim elementima, ali se značajno razlikuju u sastavu, otpornosti na koroziju, mehaničkih svojstava i primjena. Te razlike proizlaze iz namjernog dodavanja paladija u 7. razred, što je odsutan u 2. razredu.
Prvo, ukemijski sastav, Grade 2 is a "standard" unalloyed CP titanium with no intentional alloying elements-its composition is 99.6%+ titanium, with trace impurities (iron<=0.30%, oxygen<=0.25%, carbon<=0.08%, nitrogen<=0.05%, hydrogen<=0.015%) controlled to maintain basic performance. Suprotno tome, razred 7 je astabilan paladijuCP titanij, koji sadrži 0,12–0,20%paladija (jedini namjerni legirajući element), osim istih nečistoća u tragovima (s malo čvršćim granicama, npr. Željezom manje od ili jednakih 0,25%, kisik manji od ili jednak 0,20%). Ovaj dodatak paladija temeljna je razlika između dviju razreda.
Drugi,otpor korozijeje najuticajnija razlika. Stupanj 2 nudi dobru opću otpornost na koroziju u blagim okruženjima, poput zraka, slatkovodne vode, razrijeđenih kiselina (npr. Octena kiselina) i većine tjelesnih tekućina-zbog toga se široko koristi u medicinskim implantatima (npr. Kostima) i arhitektonskom primjeni. Međutim, ranjiv je nalokalizirana korozija(korozija pukotina) u oštrom reducirajućim okruženjima, poput otopina vrućih klorida (npr. Morska voda pri visokim temperaturama), sumporna kiselina ili fosforna kiselina. Stupanj 7, nasuprot tome, značajno je pojačao otpornost na ta agresivna okruženja: paladij modificira sloj površinskog oksida titana, što ga čini stabilnijim i otpornijim na raspad, čak i u stagnirajućim ili visokim koncentracijama korozivnim medijima. Zbog toga je razred 7 preferirani izbor za kemijsku preradu, na moru, naftu i naftu i plin, gdje bi razred 2 propao.
Treće, njihovomehanička svojstvaNeznatno se razlikuju, iako se oba smatraju "umjerenom snagom" CP titanium. Stupanj 2 ima nešto veću vlačnu čvrstoću (obično 552–689 MPa u odnosu na . 483 - 621 MPa za 7. stupanj) i čvrstoću prinosa (obično 414–552 MPa vs . 345} - 483 MPA za stupanj 7) uslijed povećanja kisgena. 7. razred, međutim, nudi marginalno bolju duktilnost (produženje 20–25% u odnosu na . 18 - 22% za stupanj 2) u žalosnom stanju, što ga čini malo lakšim formiranjem u složene oblike. Obje razrede imaju slične module elastičnosti (~ 110 GPA) i tvrdoće (stupanj 2: 160–190 HV; 7: 150–180 HV), tako da su njihova fleksibilnost i strojnost usporediva u većinu svrha.
Konačno,Prijave i troškoviodražavaju ove razlike. Stupanj 2 je najčešće korištena ocjena CP titana zbog svoje ravnoteže troškova, formabilnosti i opće otpornosti na koroziju. Njegove primjene uključuju medicinske implantate (vijke, tanjure), robu široke potrošnje (slučajevi za gledanje, nakit), arhitektonsku oblogu i kemijsku opremu niskog tlaka. Stupanj 7, zbog dodanog paladija (rijetkog i skupog metala), znatno je skuplji od stupnja 2 (obično 20–50% veći, ovisno o tržišnim uvjetima). Njegov veći troškovi opravdani su superiornom otpornošću korozije, tako da je rezerviran za primjene visokih uloga: reaktori za kemijsku obradu, izmjenjivači topline, podmornice morskih komponenti, alati za ulje i plin i medicinski uređaji izloženi korozivnim tjelesnim tekućinama (npr. Pumpe za implantaciju).
Ukratko, iako je stupanj 2 svestran, ekonomičan CP titan za blago okruženje, stupanj 7 je specijalizirana varijanta otporna na koroziju optimizirana za teške uvjetima smanjenja-dodavanje paladija je temeljni faktor koji pokreće sve ostale razlike.
