विभिन्न तत्व टाइटेनियम को कैसे प्रभावित करते हैं?

शुद्ध टाइटेनियम में अच्छी प्लास्टिसिटी होती है लेकिन कम ताकत और कम गर्मी प्रतिरोध होता है, जो एयरोस्पेस, चिकित्सा देखभाल, समुद्री इंजीनियरिंग और अन्य क्षेत्रों की उच्च आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहता है। विभिन्न मिश्र धातु तत्वों को जोड़कर, बेहतर प्रदर्शन के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु बनाने के लिए टाइटेनियम की सूक्ष्म संरचना और गुणों को सटीक रूप से विनियमित किया जा सकता है।

 

करने के लिए कुंजीटाइटेनियम मिश्र882 डिग्री पर टाइटेनियम के एलोट्रोपिक परिवर्तन का उपयोग करने में निहित है। तीन प्रकार के मिश्रधातु तत्वों के माध्यम से {{2}स्थिरीकरण तत्व, {{3}स्थिरीकरण तत्व और तटस्थ तत्व-और चरणों के अनुपात को ताकत, गर्मी प्रतिरोध और क्रूरता जैसे गुणों को अनुकूलित करने के लिए समायोजित किया जाता है, इस प्रकार विभिन्न क्षेत्रों की कठोर सेवा आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है।

 

 

 

स्थिर तत्व मुख्य रूप से टाइटेनियम के {{1}ट्रांसस तापमान को बढ़ाने और चरण क्षेत्र का विस्तार करने के लिए कार्य करते हैं, जिससे मिश्र धातु को कमरे और उच्च तापमान पर स्थिर संरचना बनाए रखने में सक्षम बनाया जाता है, जिससे उच्च तापमान शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डेबिलिटी में सुधार होता है।

 

एल्युमीनियम सबसे महत्वपूर्ण स्थिरीकरण तत्व है और लगभग सभी टाइटेनियम मिश्र धातुओं में पाया जाता है, जिसे "कोर स्ट्रेंथनर" के रूप में जाना जाता है। यह ठोस घोल को मजबूत बनाकर ताकत बढ़ाता है और अपने कम घनत्व (2.7 ग्राम/सेमी³) के कारण हल्का डिजाइन प्राप्त करता है। हालाँकि, 7wt.% से अधिक एल्यूमीनियम सामग्री भंगुर Ti₃Al चरण बनाती है और प्लास्टिसिटी को कम करती है, इसलिए इसे आम तौर पर 5%-6% पर नियंत्रित किया जाता है।

 

बोरान, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन भी स्थिरीकरण तत्वों से संबंधित हैं। बोरॉन एक "विटामिन" की तरह है। थोड़ी सी मात्रा अनाज को परिष्कृत कर सकती है और प्रसंस्करण क्षमता में सुधार कर सकती है। ऑक्सीजन और नाइट्रोजन टाइटेनियम को मजबूत कर सकते हैं लेकिन इसकी प्लास्टिसिटी को काफी कम कर देते हैं, जिससे वे अशुद्धियाँ बन जाते हैं जिनके लिए सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन के विघटन को रोकने के लिए गलाने के दौरान हाइड्रोजन सामग्री का नियंत्रण आवश्यक है।

 

 

स्थिर करने वाले तत्वों के विपरीत, स्थिर करने वाले तत्व ट्रांसस तापमान को कम करते हैं और चरण क्षेत्र का विस्तार करते हैं, जिससे मिश्र धातु को शमन के बाद स्थिर चरण बनाए रखने की अनुमति मिलती है। वे प्लास्टिसिटी, कठोरता और प्रक्रियात्मकता सुनिश्चित करते हुए समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के माध्यम से ताकत में उल्लेखनीय सुधार करते हैं। उन्हें दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: आइसोमोर्फस और यूटेक्टॉइड -स्थिरीकरण तत्व।

 

समरूपी -स्थिर करने वाले तत्व

मोलिब्डेनम में उल्लेखनीय सुदृढ़ीकरण प्रभाव होता है, कमरे/उच्च तापमान शक्ति, कठोरता और थर्मल स्थिरता में सुधार होता है, और उच्च तापमान टाइटेनियम मिश्र धातुओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

 

वैनेडियम टाइटेनियम और एल्यूमीनियम के साथ Ti6Al4V बनाता है, जो टाइटेनियम मिश्र धातु बाजार का 50% से अधिक हिस्सा है। इस मिश्र धातु में उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डेबिलिटी है, और इसका उपयोग एयरोस्पेस, जहाज निर्माण और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।

 

नाइओबियम हल्का मजबूत प्रभाव डालता है और प्लास्टिसिटी और कठोरता में काफी सुधार करता है, जिससे यह मेडिकल टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए एक आम विकल्प बन जाता है।

टैंटलम में कमजोर सुदृढ़ीकरण प्रभाव और उच्च घनत्व होता है, ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होता है, और इसका उपयोग केवल उच्च -अंत मिश्र धातुओं में कम मात्रा में किया जाता है।

 

यूटेक्टॉइड -तत्वों को स्थिर करना

क्रोमियम उच्च शक्ति और उच्च प्लास्टिसिटी प्रदान करता है। इसे ताप उपचार द्वारा मजबूत किया जा सकता है, और इसका उपयोग उच्च शक्ति वाले संरचनात्मक घटकों में किया जाता है।

 

लोहा, कम लागत वाला एक मजबूत -स्थिरीकरण तत्व है, जो वैनेडियम की जगह ले सकता है, लेकिन इसकी तापीय स्थिरता खराब होती है और इसके पृथक्करण का खतरा होता है।

 

सिलिकॉन, एक ट्रेस जोड़ तापीय शक्ति और ताप प्रतिरोध में सुधार कर सकता है, और इसका उपयोग ज्यादातर एयरो{{1}इंजन के उच्च तापमान वाले घटकों में किया जाता है।

 

 

तटस्थ तत्वों का टाइटेनियम के -ट्रांसस तापमान पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। उनके परमाणु आकार और गुण टाइटेनियम के समान हैं, जो दोनों चरणों में अनंत ठोस समाधान की अनुमति देते हैं। वे मुख्य रूप से मिश्र धातु के प्रदर्शन को संतुलित करते हैं और टाइटेनियम की मुख्य विशेषताओं को बदले बिना उच्च तापमान शक्ति में सुधार करते हैं। ज़िरकोनियम और टिन आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पदार्थ हैं।

 

ज़िरकोनियम में टाइटेनियम के समान गुण होते हैं, जिसमें कमजोर कमरे के तापमान को मजबूत करने का प्रभाव होता है, लेकिन उच्च तापमान पर तापीय शक्ति और स्थिरता में काफी सुधार हो सकता है, और इसका व्यापक रूप से उच्च तापमान वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं में उपयोग किया जाता है।

टिन का कमरे के तापमान को मजबूत करने वाला प्रभाव और भी कमजोर होता है और यह तापीय शक्ति को बढ़ा सकता है। एल्यूमीनियम के साथ संयुक्त होने पर, यह उच्च तापमान प्रदर्शन को और अधिक अनुकूलित कर सकता है।

 

 

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, एक भी तत्व मुश्किल से जटिल कामकाजी परिस्थितियों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। अधिकांश व्यावहारिक टाइटेनियम मिश्र धातुएँ सटीक अनुपात के माध्यम से पूरक लाभ प्राप्त करने के लिए एक बहु-तत्व सहक्रियात्मक डिज़ाइन को अपनाती हैं।

Ti6Al4V एक क्लासिक प्रतिनिधि है। एल्यूमीनियम और वैनेडियम के साथ मिलकर, यह एक + डुप्लेक्स संरचना बनाता है, जो ताकत, प्लास्टिसिटी, कठोरता और वेल्डेबिलिटी को एकीकृत करता है।

 

उच्च तापमान वाले टाइटेनियम मिश्र धातु, उदाहरण के लिए Ti60 और Ti65, दुर्लभ पृथ्वी के अतिरिक्त, एल्यूमीनियम, ज़िरकोनियम और मोलिब्डेनम सहित तत्वों के माध्यम से तालमेल प्राप्त करते हैं। इन्हें विदेशी तकनीकी एकाधिकार को तोड़ते हुए 600 डिग्री से ऊपर इस्तेमाल किया जा सकता है।

 

मेडिकल Ti29Nb13Ta4.6Zr मिश्र धातु मुख्य रूप से नाइओबियम और टैंटलम जैसे स्थिर तत्वों से बना है। इसमें मानव हड्डियों के करीब एक लोचदार मापांक और उत्कृष्ट जैव-अनुकूलता है, और इसका व्यापक रूप से कृत्रिम जोड़ों और हड्डी के नाखूनों जैसे प्रत्यारोपण में उपयोग किया जाता है।

एयरो इंजनों के लिए IMI834 और Ti1100 जैसे मिश्र धातुओं में एल्यूमीनियम, टिन, मोलिब्डेनम और सिलिकॉन का सटीक अनुपात होता है, जो 600 डिग्री पर उत्कृष्ट रेंगना प्रतिरोध बनाए रखता है, और कंप्रेसर ब्लेड और डिस्क के लिए प्रमुख सामग्री हैं।