الصفيحة التيتانيوم الصفيحة التاي خصائص الصفيحة سبيكة التيتانيوم الصفيحة التيتانيوم الصفحة 1 الصفحة 2

الصفيحة التيتانيوم الصفيحة التاي خصائص الصفيحة سبيكة التيتانيوم الصفيحة التيتانيوم الصفحة 1 الصفحة 2

مقدمة إلى سبائك التيتانيوم:

تستخدم أوراق وتلاعب التيتانيوم على نطاق واسع في الصناعات التي تتراوح من الفضاء الجوي إلى المعالجة الكيميائية بسبب خصائصها الاستثنائية مثل مقاومة التآكل وخفة الوزن والقوة.الدرجة الأولى والدرجة الثانية من التيتانيومكلاهما من التيتانيوم النقي تجارياً، ولكنهما يختلفان قليلاً في خصائصهما الميكانيكية بسبب الاختلافات في عناصر السبائك ومستويات النقاء.

وفيما يلي تقسيم لخصائص وتطبيقات أوراق وألواح التيتانيوم من الدرجة 1 و 2:

صفيحة التيتانيوم من الدرجة 1 (تيتانيوم CP)

تكوين: التيتانيوم النقي التجاري (99.5٪ من التيتانيوم).

الخصائص:

• مقاومة التآكل: الدرجة 1 لديها أفضل مقاومة للتآكل من جميع فئات التيتانيوم. فإنه يؤدي بشكل ممتاز في البيئات التآكل للغاية، مثل مياه البحر، حمضية،والبيئات الغنية بالكلوريد.
• القوة: الدرجة 1 لديها أقل قوة من جميع درجات التيتانيوم ، بقوة سحب حوالي 240-340 MPa. إنها قابلة للتلاعب بسهولة ويمكن تشكيلها بسهولة ، مما يسمح بتصميمات وتطبيقات معقدة.
• قابلية العمل: قابلية عمل ممتازة و قابلية التشكيل. ويمكن لحامها و صناعتها و تصنيعها بسهولة إلى أشكال معقدة.
• الوزن: خفيفة الوزن (كثافة 4.51 غرام / سم 3) ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يكون فيها خفض الوزن أمرًا حاسمًا.
• التوافق البيولوجي: غير سامة ومتوافقة بيولوجيا عالية، مما يجعلها مثالية للزرع الطبي والأجهزة الجراحية.

التطبيقات:

• المعالجة الكيميائية: تستخدم في مكونات مثل مبادلات الحرارة والأنابيب والصمامات في الصناعات التي تتعامل مع المواد الكيميائية العدوانية ، لأنها تقاوم التآكل في البيئات القاسية.
• البحرية: مثالية لهياكل القوارب والمروحيات والمنصات البحرية بسبب مقاومتها لتآكل مياه البحر.
• الطبية: شائعة في الأجهزة الطبية مثل الزرع والأطقم الاصطناعية والأدوات الجراحية.
• معماري: يستخدم في المناطق الخارجية للمباني، وخاصة في المناطق الساحلية حيث التآكل هو مشكلة.

صفيحة التيتانيوم من الدرجة الثانية (تيتانيوم CP)

التركيب: التيتانيوم النقي تجارياً بمحتوى 99.2% من التيتانيوم، يحتوي على كميات صغيرة من الحديد والأكسجين.

الخصائص:

• مقاومة التآكل: تقدم الدرجة 2 مقاومة أقل قليلاً للتآكل من الدرجة 1 ولكنها لا تزال ممتازة. تعمل بشكل جيد في معظم البيئات ، بما في ذلك الكلوريدات ومياه البحر.
• قوة: الدرجة 2 لديها قوة سحب أعلى من الدرجة 1 ، عادة حوالي 350-450 MPa.هذا يجعلها أقوى وأكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب خصائص ميكانيكية أعلى مع الحفاظ على الدقة الممتازة.
• قابلية العمل: قابلية التشكيل والصناعة الممتازة ، مماثلة للدرجة 1 ، وكذلك قابلية لحام عالية.
• الوزن: لا يزال خفيف الوزن ، ولكن أكثر كثافة قليلا من الدرجة 1 ، مع كثافة حوالي 4.51 غرام / سم 3.
• التوافق البيولوجي: مثل الدرجة 1 ، الدرجة 2 هي أيضا متوافقة بيولوجيا ، مما يجعلها مناسبة للزرع الطبي.

التطبيقات:

• الصناعة الكيميائية: تستخدم على نطاق واسع في الأنابيب والخزانات وغيرها من المعدات التي تتعرض للمواد الكيميائية المعطرة.
• البحرية: تستخدم في كثير من الأحيان للمعدات تحت الماء ، بما في ذلك مكونات السفن ، وكذلك في منصات الحفر البحرية.
• الفضاء الجوي: تطبق في الأجزاء غير الهيكلية للطائرات والمركبات الفضائية.
• الطبية: غالبا ما تستخدم في الأدوات الجراحية والزرع.
• توليد الكهرباء: تستخدم في محطات الطاقة النووية لمبادلات الحرارة والمكونات الأخرى في البيئات المعادلة للتآكل.

مقارنة صفائح التيتانيوم من الدرجة 1 والدرجة 2:

الاختلافات الرئيسية بين صفائح التيتانيوم من الدرجة 1 والدرجة 2:

القوة: التيتانيوم من الدرجة 2 لديه قوة سحب أعلى مقارنة بالدرجة 1 ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مواد أقوى ولكن لا تزال تحتاج إلى فوائد التيتانيوم ،مثل مقاومة التآكل وخصائص خفيفة الوزن.

مقاومة التآكل: التيتانيوم من الدرجة 1 لديه مقاومة تآكل متفوقة قليلاً ، مما يجعله مثاليًا للبيئات ذات التآكل الشديد.الدرجة 2 لا تزال تعمل بشكل ممتاز ولكن قد لا تتحمل الظروف القاسية وكذلك الدرجة 1.

التكلفة: غالباً ما تكون الدرجة 1 أقل تكلفة من الدرجة 2 بسبب قوتها الميكانيكية الأقل قليلاً وتكوينها الأبسط.

التطبيقات: في حين أن كلا الصفين يستخدمان في مجموعة واسعة من الصناعات ، يتم استخدام الصف 1 في كثير من الأحيان للتطبيقات التي تكون فيها مقاومة التآكل حاسمة (مثل المعالجة البحرية والكيميائية) ،ويتم استخدام الدرجة 2 عندما يكون هناك حاجة إلى توازن بين القوة ومقاومة التآكل (مثل الطيران والفضاء والسيارات).

يتم تصنيف لوحات التيتانيوم إلى درجات مختلفة بناءً على تكوينها وخصائصها. الدرجات الأكثر استخدامًا هي Gr1 ، Gr2 ، و Gr5. كل درجة لها خصائص فريدة.مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفةلنلقي نظرة مفصلة على كل درجة:

صفحة التيتانيوم من الدرجة 1 (التيتانيوم النقي تجارياً)

• تكوين: التيتانيوم النقي (99.5٪ من التيتانيوم).

• الخصائص:

  • مقاومة للتآكل: مقاومة ممتازة للتآكل في مجموعة واسعة من البيئات، بما في ذلك الكلوريدات والأحماض ومياه البحر.
  • القوة: لديها أقل قوة من جميع صنوف التيتانيوم ولكنها تقدم قابلية ممتازة للتشكيل واللحام.
  • الوزن: خفيف ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي يكون فيها تقليل الوزن أمرًا ضروريًا.
  • التوافق الحيوي: متوافق حيوي للغاية، مما يجعله مثالي للتطبيقات الطبية والجراحية.

• التطبيقات:

  • المعالجة الكيميائية: تستخدم في مبادلات الحرارة والمفاعلات والأنابيب التي تتلامس مع المواد المعطرة.
  • البحرية: تستخدم في البيئات البحرية للمكونات مثل هيكل القوارب ومحطات النفط البحرية بسبب مقاومة التآكل.
  • الطبية: الزرع مثل زرع الأسنان والعظام، بسبب طبيعته غير السامة.
  • المعماري: التغطية الخارجية والسقف للمباني، وخاصة في المناطق الساحلية حيث التآكل هو مشكلة.

صفحة التيتانيوم من الدرجة الثانية (التيتانيوم النقي تجارياً)

• التركيب: أيضاً التيتانيوم النقي ولكن بقوة أعلى قليلاً من Gr1 (99.2٪ من التيتانيوم، مع كمية صغيرة من الأكسجين والحديد).

• الخصائص:

  • مقاومة التآكل: مقاومة ممتازة لمجموعة واسعة من البيئات التآكلية ، بما في ذلك الكلوريدات ومياه البحر والأحماض.
  • القوة: تقدم قوة معتدلة ومرونة جيدة (المرونة) ، مما يسهل العمل معها.
  • قابلية العمل: يمكن لحامها وتصنيعها بشكل كبير ، مما يجعلها مادة متعددة الاستخدامات لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
  • خفيفة الوزن: لديها كثافة منخفضة ، مما يسهم في توفير الوزن في تطبيقات مختلفة.

• التطبيقات:

  • الصناعة الكيميائية: تستخدم في كثير من الأحيان في الأنابيب والصمامات ومبادلات الحرارة بسبب مقاومة التآكل في البيئات الكيميائية.
  • الصناعة البحرية: شعبية في المكونات مثل المروحة والعمود والهياكل الجوفية للقوارب والسفن والغواصات بسبب مقاومتها الممتازة لتآكل مياه البحر.
  • الفضاء الجوي: يستخدم في الأجزاء غير الهيكلية للطائرات والمركبات الفضائية ، مثل الأجهزة المثبتة والأقواس والأدوات.
  • الطبية: تستخدم في الزرع والأدوات الجراحية والأجهزة الصناعية.

صفحة التيتانيوم من الدرجة 5 (سبائك التيتانيوم - Ti-6Al-4V)

• تكوين: سبيكة من التيتانيوم تحتوي على 90٪ من التيتانيوم و 6٪ من الألومنيوم و 4٪ من الفاناديوم (Ti-6Al-4V).

• الخصائص:

  • قوة: التيتانيوم Gr5 أقوى بكثير من الصفات النقية من التيتانيوم. لديه قوة سحب أعلى ومقاومة للتعب.
  • الوزن: لا يزال خفيف الوزن بالمقارنة مع العديد من المعادن الأخرى ، ولكنه أكثر كثافة من الدرجة 1 والدرجة 2.
  • مقاومة التآكل: لديها مقاومة جيدة للتآكل ، على الرغم من أنها ليست عالية مثل Gr1 أو Gr2. ومع ذلك ، فإنها لا تزال تعمل بشكل جيد في معظم التطبيقات.
  • مقاومة الحرارة: Gr5 لديه أداء جيد في درجات حرارة أعلى مقارنة مع فئات التيتانيوم الأخرى.
  • قابلية العمل: هي أقل دقة وأصعب لحام مقارنة بـ Gr1 أو Gr2 ، ولكنها لا تزال قابلة للآلات.

• التطبيقات:

  • الفضاء الجوي: يستخدم التيتانيوم Gr5 على نطاق واسع في التطبيقات عالية القوة ، مثل هياكل الطائرات وشفرات التوربينات ومعدات الهبوط.
  • الطبية: تستخدم في عمليات زرع قوية مثل عمليات استبدال الورك والركبة، عمليات زرع الأسنان، والأدوات الجراحية.
  • السيارات: تستخدم لأجزاء خفيفة الوزن عالية الأداء ، بما في ذلك أنظمة العادم ومكونات التعليق.
  • المعدات الرياضية: غالبًا ما تتضمن المعدات الراقية مثل إطارات الدراجات ، ونوادي الغولف ، ومضربات التنس التيتانيوم Gr5 بسبب قوتها العالية ووزنها المنخفض.

مقارنة صفائح التيتانيوم من الدرجة 1 و2 و5:

فئات مختلفة من التيتانيوم:

يتم تصنيف مواد التيتانيوم إلى درجات مختلفة بناءً على تكوينها وخصائصها ، حيث تكون الدرجات الشائعة هي أوراق التيتانيوم من الدرجة 1 ، الدرجة 2 ، والدرجة 5.

التيتانيوم من الدرجة 1 هو مادة التيتانيوم الناعمة والنقية ذات قابلية تشكيل ممتازة ومقاومة للتآكل ، تستخدم في المقام الأول في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل وسهولة التصنيع ،مثل معدات المعالجة الكيميائية، البيئات البحرية ، والزرع الطبي. يتكون تكوينها من 99.5٪ التيتانيوم ، مع قوة السحب من 35،000 psi (241 MPa) وقوة السحب من 30،000 psi (207 MPa) ،يقدم صلابة عالية.

الدرجة الثانية من التيتانيوم هي الأكثر استخدامًا من فئات التيتانيوم النقي. وتتكون من 99٪ من التيتانيوم ، وتوفر قوة أعلى ومقاومة للتآكل أكبر من الدرجة الأولى ، التي تستخدم عادة في مجال الطيران والفضاء ،الزرع الطبي، المعالجة الكيميائية، والبيئات البحرية. الدرجة 2 التيتانيوم لديه قوة السحب من 50،000 psi (345 MPa) وقوة الانسحاب من 45،000 psi (310 MPa) ،مع مقاومة ممتازة لتآكل مياه البحرالتيتانيوم من الدرجة الخامسة (Ti-6Al-4V) هو سبيكة التيتانيوم الأكثر استخدامًا ، يحتوي على 6٪ من الألومنيوم و 4٪ من الفاناديوم ، ويقدم مزيجًا من القوة العالية والوزن المنخفض. يستخدم على نطاق واسع في مجال الطيران والفضاء,العسكرية، والزرع الطبية، وقطع غيار السيارات الراقية.

التيتانيوم من الدرجة 5 لديه قوة سحب 130,000 psi (896 MPa) وقوة خصم 120,000 psi (827 MPa) ، مع مقاومة ممتازة للتآكل وارتفاع درجات الحرارة.يتم استخدام الدرجة 1 والدرجة 2 بشكل رئيسي في التطبيقات التي تكون فيها مقاومة التآكل وسهولة التصنيع ضرورية، في حين أن الدرجة 5 تتفوق في التطبيقات عالية القوة ومقاومة للتآكل ودرجات الحرارة العالية ، مما يجعلها مثالية للاستخدامات عالية الأداء.

الاستنتاج:

• لوحات التيتانيوم من الدرجة 1 مثالية للتطبيقات التي تتطلب مقاومة التآكل الممتازة وخصائص خفيفة الوزن والتوافق البيولوجي ولكن لا تتطلب قوة عالية.
• لوحات التيتانيوم من الدرجة الثانية متعددة الاستخدامات وتستخدم في الصناعات مثل المعالجة الكيميائية والبحرية والفضاء ، مما يوفر توازنًا جيدًا في القوة ومقاومة التآكل والقدرة على العمل.
• لوحات التيتانيوم من الدرجة الخامسة مفضلة للتطبيقات عالية الأداء حيث تكون القوة ومقاومة الحرارة والمتانة حاسمة ، مثل الطيران والفضاء ، والزرع الطبي ،ومكونات السيارات الراقية.

كل درجة مناسبة لمتطلبات محددة بناء على توازن الخصائص مثل القوة، مقاومة التآكل، وسهولة التصنيع،ضمان أن التيتانيوم يمكن أن تلبي احتياجات مجموعة واسعة من الصناعات.