مقایسه آلیاژ تیتانیوم ---Ti-6Al-4V (گرید 5) و Ti-3Al -2.5V (گرید 9) / UNS R56400 و UNS R56320
آلیاژ 2.5 ولت Ti 3Al درجه 9یک آلیاژ آلفا-بتا است که استحکام بیشتری نسبت به تیتانیوم خالص تجاری دارد.این گرید همچنین دارای مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و جوش پذیری عالی است.
آلیاژ Ti-6Al-4V درجه 5پرکاربردترین در بین تمام گریدهای تیتانیوم است.این یک آلیاژ با استحکام متوسط تا بالا برای مصارف عمومی است.از آن به عنوان آلیاژ آلفا بتا نیز یاد می شود.این آلیاژ در مقاطع تا 15 میلی متر قابل عملیات حرارتی کامل است.می توان آن را تا 400 درجه سانتیگراد (750 درجه فارنهایت) گرم کرد و دارای خواص کششی خوب در دمای اتاق، مقاومت در برابر خزش تا 325 درجه سانتیگراد و استحکام خستگی بسیار خوبی است.همچنین شناخته شده است که در برابر خوردگی عمومی در آب دریا بسیار مقاوم است.
درجه 5 Ti-6Al-4Vورق 2 میلی متری مطابق با AMS 4911
درجه 9 Ti 3Al 2.5Vلوله بدون درز طبق استاندارد ASTM B338
ماشین کاری
GR5-اگرچه سخت است، اما آلیاژ Ti-6Al-4V درجه 5 را می توان با استفاده از مقدار مناسب جریان خنک کننده، سرعت های آهسته و نرخ تغذیه بالا ماشین کاری کرد.ابزارهایی با سرعت بالا باید برای ابزارآلات این آلیاژ استفاده شوند و انواع ابزار توصیه شده عبارتند از کاربید تنگستن C1-C4 یا بر پایه کبالت.
GR9-اگرچه سخت است، اما آلیاژ 2.5 ولت Ti 3Al درجه 9 را می توان با استفاده از مقدار مناسب جریان خنک کننده، سرعت های آهسته و نرخ تغذیه بالا ماشین کاری کرد.ابزارهای پرسرعت باید برای ابزارآلات این آلیاژ استفاده شوند و انواع ابزار توصیه شده عبارتند از کاربید تنگستن C1-C4 یا بر پایه کبالت.
تشکیل
Gr5-آلیاژ Ti-6Al-4V درجه 5 می تواند گرم یا سرد باشد.تکنیک های شکل دهی شامل هیدروپرس، کشش یا چکش چکشی است.
GR9-آلیاژ 2.5 ولت Ti 3Al درجه 9 را می توان به صورت گرم یا سرد با استفاده از روش های هیدروپرس، ترمز برقی، کشش یا چکش چکش تشکیل داد.
جوشکاری
Gr5-جوش پذیری آلیاژ درجه 5 Ti-6Al-4V به عنوان منصفانه رتبه بندی شده است.
GR9-جوش پذیری آلیاژ درجه 9 Ti 3Al 2.5V به عنوان خوب رتبه بندی شده است.
آنیلینگ
Gr5-بازپخت را می توان با نگهداری در دمای 732 درجه سانتیگراد (1350 درجه فارنهایت) بین 1/4 تا 4 ساعت انجام داد، سپس کوره تا دمای 566 درجه سانتیگراد (1050 درجه فارنهایت) خنک می شود و پس از خنک شدن هوا.در مورد آهنگری و میله ها، نیازی به خنک کننده کوره نیست.
GR9-این ماده را می توان به طور کامل در دمای 593-760 درجه سانتی گراد (1100-1400 درجه فارنهایت) به مدت 3 ساعت آنیل کرد و سپس با هوا خنک کرد.برای کاهش استرس، مواد باید به مدت 3 ساعت در دمای 316-649 درجه سانتیگراد (600-1200 درجه فارنهایت) گرم شده و هوا خنک شود.
حرارت درمانی
Gr5-درمان محلول مواد در دمای 904-954 درجه سانتیگراد (1660-1750 درجه فارنهایت) به مدت 2 ساعت انجام می شود که پس از آن فرآیند کوئنچ با آب انجام می شود.
GR9-این ماده باید تا دمای 871-927 درجه سانتیگراد (1600-1700 درجه فارنهایت) تحت حرارت محلول قرار گیرد، سپس به مدت 15 تا 20 دقیقه نگه داشته شود و با آب خاموش شود.
آهنگری
Gr5-آهنگری خشن آلیاژ درجه 5 Ti-6Al-4V باید در دمای 982 درجه سانتیگراد (1800 درجه فارنهایت) انجام شود و در دمای 968 درجه سانتیگراد (1750 درجه فارنهایت) به پایان برسد.
Gr9-آهنگری خشن را می توان در دمای 900 درجه سانتیگراد (1650 درجه فارنهایت) و در دمای 843 درجه سانتیگراد (1550 درجه فارنهایت) انجام داد.
کار داغ
Gr5-کار گرم باعث افزایش شکل پذیری کلی مواد می شود.
Gr9-کار گرم باعث افزایش شکل پذیری کلی مواد می شود.
کار سرد
Gr5-ویژگی های سرد کاری این ماده مانند فولاد زنگ نزن آستنیتی متوسط است.برای دستیابی مجدد به خواص عملکرد مطلوب، بازپخت پس از کار توصیه می شود.
Gr9-ویژگی های سرد کاری این ماده مانند فولاد زنگ نزن آستنیتی است.برای دستیابی مجدد به خواص عملکرد مطلوب، بازپخت پس از کار توصیه می شود.
سالخورده
Gr5-پیری آلیاژ Ti-6Al-4V درجه 5 را می توان در دمای 538 درجه سانتی گراد (1000 درجه فارنهایت) به مدت 4 ساعت انجام داد و سپس با هوا خنک کرد.
Gr9-برای آلیاژ 9 Ti 3Al 2.5V درجه پیری، مواد باید به مدت 2 تا 8 ساعت در دمای 482-510 درجه سانتیگراد (900-950 درجه فارنهایت) گرم شود و سپس با هوا خنک شود.
برنامه های کاربردی
Gr5-آلیاژ درجه 5 Ti-6Al-4V یک آلیاژ تیتانیوم محبوب است و به طور گسترده در صنایع مختلفی از جمله هوافضا، تولید برق، دریایی و صنایع فراساحلی استفاده می شود.
Gr9-آلیاژ 2.5 ولت Ti 3Al درجه 9 در زمینه های کاربردی زیر استفاده می شود:
-برای لوله کشی در سیستم های هیدرولیک هواپیما و موتور
- چوب گلف و راکت تنیس
-دوچرخه های پرفورمنس
ویژگی های سرد کاری این ماده مانند فولاد زنگ نزن آستنیتی با حرارت متوسط است.برای دستیابی مجدد به خواص عملکرد مطلوب، بازپخت پس از کار توصیه می شود.
جداول مقایسه خواص مکانیکی وترکیب شیمیایی
ویژگی های مکانیکی | |||
مقطع تحصیلی | مقاومت کششی MPA (دقیقه) | قدرت تسلیم MPA (دقیقه) | ازدیاد طول % (دقیقه) |
Gr5/UNS R56200 | 895 | 828 | 10 |
Gr9/UNS R56320 | 620 | 483 | 15 |
ترکیب شیمیایی | ||||||||
مقطع تحصیلی | محتوای عناصر % (حداکثر) | |||||||
Fe | O | ن | سی | اچ | ال | وا | Ti | |
Gr5/UNS R56200 | 0.4 | 0.2 | 0.05 | 0.08 | 0.015 | 5.5-6.75 | 3.5-4.5 | تعادل |
Gr9/UNS R56320 | 0.25 | 0.15 | 0.03 | 0.08 | 0.015 | 2.5-3.5 | 2.0-3.0 |
مواد معادل با آلیاژ 5 Ti-6Al-4Vوآلیاژ 9 Ti 3Al 2.5Vبه شرح زیر است:
Gr5 | AMS 4928 | AMS 4965 | AMS 4967 | MIL T-81915 | MIL T-9046 |
AMS 4920 | AMS 4954 | ASTM B265 | MIL T-81556 | MIL T-9047 | |
AMS 4911 | AMS 4935 | ASTM B348 | MIL F-83142 | SPS M618 | |
AMS 4906 | AMS 4934 | ASTM B381 | GE C50TF12 | DMS 1570 | |
AMS 4905 | AMS 4930 | DIN 3.7164 | |||
Gr9 | AMS 4943 | AMS 4944 | AMS 4954 | ASTM B337 | |
ASTM B338 | ASTM B348 | ASTM B381 | ASTM B265 | ||
GE B50TF117 | MIL T-9046 | MIL T-9047 | PWA 1260 | DMS 2241 |
خواص حرارتی آلیاژ درجه 5 Ti-6Al-4Vوآلیاژ 9 Ti 3Al 2.5V در زیر جدول بندی شده اند.
خواص | متریک | امپراتوری | |
درجه 5 Ti 6Al 4V | ضریب انبساط حرارتی (@0.000-100°C/32-212°F) | 9 میکرومتر بر متر درجه سانتیگراد | 5 µin/in°F |
رسانایی گرمایی | 6.60W/mK | 45.8 BTU in/hr.ft².°F | |
درجه 9 Ti 3Al 2.5V | ضریب انبساط حرارتی (@20-95°C/68-203°F) | 9.61μm/m°C | 5.34 µin/in°F |
رسانایی گرمایی | 8.30 W/mK | 57.6 BTU in/hr.ft².°F |