מבוא למאפיינים של סגסוגת טיטניום
סגסוגות טיטניום הן סוג של מתכות, המאופיינת בביצועים שלהן, המושפעים מנוכחותם של זיהומים כגון פחמן, חנקן, מימן וחמצן. לצורה הטהורה ביותר של טיטניום יש תכולת טומאה של פחות מ-0.1%, וכתוצאה מכך פלסטיות גבוהה אך חוזק נמוך. טיטניום טהור תעשייתי, בטוהר של 99.5%, מציג את התכונות הבאות: צפיפות (ρ) של 4.5 גרם/סמ"ק, נקודת התכה של 1725 מעלות, מוליכות תרמית (λ) של 15.24 W/(m·K), חוזק מתיחה ( σb) של 539 MPa, התארכות (δ) של 25%, כיווץ חתך (ψ) של 25%, מודול אלסטי (E) של 1.078×105 MPa, וקשיות (HB) של 195.
1. צפיפות נמוכה וחוזק גבוה: לסגסוגות טיטניום חוזק גבוה יש בדרך כלל צפיפות של כ-4.5 גרם/סמ"ק, שהיא רק 60% מזו של פלדה. טיטניום טהור מפגין חוזק דומה לפלדה רגילה, בעוד שסגסוגות טיטניום מסוימות בעלות חוזק גבוה עולות על החוזק של פלדות מבניות רבות מסגסוגת. כתוצאה מכך, סגסוגות טיטניום בעלות חוזק סגולי (יחס חוזק/צפיפות) גבוה משמעותית מאשר חומרים מבניים מתכתיים אחרים. מאפיין זה מאפשר ייצור של חלקים ורכיבים קלים בעלי חוזק יחידה, קשיחות ועמידות גבוהה. סגסוגות טיטניום מוצאות יישומים ברכיבי מנוע, שלדים, עורות, מחברים וציוד נחיתה.
2. חוזק תרמי גבוה: סגסוגות טיטניום יכולות לשמור על החוזק הנדרש שלהן בטמפרטורות גבוהות, ולעלות על היכולות של סגסוגות אלומיניום בכמה מאות מעלות צלזיוס. בין 150 מעלות ל-500 מעלות, הם שומרים על החוזק הספציפי הגבוה שלהם, ואילו סגסוגות אלומיניום רואות ירידה ניכרת בחוזק הספציפי ב-150 מעלות. סגסוגות טיטניום יכולות לפעול בטמפרטורות של עד 500 מעלות, ואילו סגסוגות אלומיניום מוגבלות לטמפרטורות מתחת ל-200 מעלות.
3. עמידות מצוינת בפני קורוזיה: סגסוגות טיטניום מציגות עמידות בפני קורוזיה מעולה בהשוואה לנירוסטה באטמוספרות לחות ובסביבות מי ים. הם מצטיינים במיוחד בעמידה בפני קורוזיה בבור, קורוזיה חומצית וקורוזיה מתח. בנוסף, לסגסוגות טיטניום יש עמידות יוצאת דופן לחומצה גופרתית, חומצה חנקתית, כלורידים ותרכובות אורגניות עם כלור. עם זאת, בתנאי חמצן ומלח כרום פוחתים, לטיטניום יש עמידות נמוכה בפני קורוזיה.
4. ביצועים טובים בטמפרטורה נמוכה: סגסוגות טיטניום שומרות על תכונותיהן המכניות בטמפרטורות נמוכות ונמוכות במיוחד. סגסוגות טיטניום מסוימות, כגון TA7, מתפקדות בצורה יוצאת דופן בטמפרטורות נמוכות ושומרות על חלק מהפלסטיות שלהן אפילו ב--253 מעלות . לפיכך, סגסוגות טיטניום הן חומרים מבניים חיוניים ליישומים בטמפרטורה נמוכה.
5. תגובתיות כימית: טיטניום מפגין פעילות כימית משמעותית, מגיב בקלות עם חמצן, חנקן, מימן, פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני, אדי מים וגז אמוניה הנמצאים באטמוספירה. TiC קשה נוצר בסגסוגות טיטניום בתכולת פחמן גבוהה יותר (מעל 0.2%). כאשר TiN יוצר אינטראקציה עם חנקן בטמפרטורות גבוהות, נוצרת שכבת משטח קשה. טיטניום סופג חמצן מעל 600 מעלות, וכתוצאה מכך נוצרת שכבה מוקשה בעלת קשיות גבוהה. תכולת מימן מוגברת מובילה להיווצרות שכבת שבירה. עומק המשטח השביר המוקשה הנגרם מספיגת גז יכול להגיע ל-0.1-0.15 מ"מ, עם דרגת התקשות של 20%-30%. טיטניום גם מפגין זיקה כימית משמעותית, ויוצר בקלות הידבקות עם משטחי חיכוך.
6. מוליכות תרמית ומודול אלסטי: לטיטניום יש מוליכות תרמית נמוכה, כרבע מזו של ניקל, חמישית מזו של ברזל ורבע מזו של אלומיניום. המוליכות התרמית של סגסוגות טיטניום שונות נמוכה בכ-50% בהשוואה לזו של טיטניום טהור. מכיוון שלסגסוגות טיטניום יש מודול אלסטי שהוא כמחצית מזה של פלדה, הן פחות נוקשות ונוטות יותר לעיוותים. כתוצאה מכך, יש להימנע ממוטות ורכיבים דקים עם קירות דקים מאחר שלמשטחי חיתוך ועיבוד יש כמות גדולה של נפח ריבאונד - בערך פי שניים עד שלושה מזה של נירוסטה. ריבאונד זה עלול לגרום לחיכוך אינטנסיבי, הידבקות ובלאי מליטה על פני הכלי.
סגסוגות טיטניום מורכבות מטיטניום כמתכת הבסיס, בתוספת אלמנטים אחרים. קיימים שני סוגים של מבני גביש טיטניום - טיטניום, המציג מבנה משושה צפוף מתחת ל-882 מעלות, ו-טיטניום, בעל מבנה מעוקב במרכז הגוף מעל 882 מעלות.
איש קשר:
אם יש לך שאלות, אנא אל תהסס לפנות אלינו. שעות עבודה: 8:30 עד 17:30
אימייל:zhangjixia@bjygti.com
