Rekwiżiti Tekniċi u Standards Referenziati għal Pjanċi tal-Liegi tat-Titanju
1. Klassifikazzjoni tal-Materjal u Gradi
Il-pjanċi tal-liga tat-titanju huma kklassifikati b'mod wiesa 'f'erba' kategoriji bbażati fuq il-mikrostruttura u l-kompożizzjoni tal-liga tagħhom. Ligi alfa, bħal Ti-5Al-2.5Sn (Grad 6), fihom primarjament stabilizzaturi alfa bħall-aluminju u l-landa. Dawn il-ligi joffru weldjabbiltà eċċellenti u reżistenza għat-tkaxkir f'temperaturi elevati, li jagħmluhom adattati għal strutturi ta 'ajruplani u applikazzjonijiet krijoġeniċi. Ligi qrib-alfa, inklużi Ti-8Al-1Mo-1V (Grad 9) u Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, jinkorporaw ammonti żgħar ta 'stabilizzaturi beta filwaqt li jżommu struttura alfa-dominanti. Huma jipprovdu stabbiltà mtejba f'temperatura għolja għall-komponenti tal-magni tat-turbini tal-gass.
Ligi Alpha-beta jirrappreżentaw l-aktar kategorija użata, b'Ti-6Al-4V (Grad 5) tkun il-liga ta' żiemel ta' xogħol fis-setturi aerospazjali, mediċi u industrijali. Din il-liga tikseb bilanċ ottimali ta 'saħħa, duttilità, u toughness tal-ksur permezz tal-mikrostruttura ta' fażi doppja tagħha. Il-varjant interstizjali extra baxx, Ti-6Al-4V ELI (Grad 23), jirrestrinġi l-kontenut ta 'ossiġnu, ħadid u idroġenu biex itejjeb it-tolleranza għall-ħsara għal applikazzjonijiet kritiċi. Ligi Beta bħal Ti-10V-2Fe-3Al u Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn jistgħu jiġu ttrattati b'soluzzjoni u metà biex jinkisbu l-ogħla livelli ta 'saħħa fost il-ligi tat-titanju, b'vantaġġi partikolari fil-formabilità qabel it-trattament bis-sħana.
2. Rekwiżiti ta' Kompożizzjoni Kimika
Il-kompożizzjoni kimika tal-pjanċi tal-liga tat-titanju għandha tkun ikkontrollata sewwa biex tiżgura proprjetajiet mekkaniċi konsistenti u reżistenza għall-korrużjoni. Għal Ti-6Al-4V (Grad 5), il-kontenut tal-aluminju jvarja minn 5.50 sa 6.75 fil-mija, filwaqt li l-vanadju jvarja minn 3.50 sa 4.50 fil-mija. Il-ħadid huwa limitat għal 0.30 fil-mija massimu, ossiġnu għal 0.20 fil-mija, karbonju għal 0.08 fil-mija, nitroġenu għal 0.05 fil-mija, u idroġenu għal 0.015 fil-mija. It-total tal-elementi residwi kollha m'għandux jaqbeż 0.40 fil-mija.
Għall-grad ELI, l-aluminju huwa ristrett għal 5.50 sa 6.50 fil-mija, ħadid għal 0.25 fil-mija massimu, ossiġnu għal 0.13 fil-mija, u idroġenu għal 0.0125 fil-mija. Dawn il-livelli interstizjali mnaqqsa jtejbu b'mod sinifikanti t-toughness u d-duttilità tal-ksur, u huwa għalhekk li dan il-grad huwa obbligatorju għal impjanti kirurġiċi u komponenti strutturali aerospazjali kritiċi. Ti-5Al-2.5Sn (Grad 6) jippermetti aluminju bejn 4.00 u 6.00 fil-mija, landa bejn 2.00 u 3.00 fil-mija, b'ħadid sa 0.50 fil-mija u idroġenu sa 0.020 fil-mija. Il-limitu tal-ossiġnu jaqbel mal-istandard Ti-6Al-4V f'0.20 fil-mija.
3. Rekwiżiti tal-Proprjetà Mekkanika
F'temperatura tal-kamra fid-direzzjoni lonġitudinali, il-pjanċa Ti-6Al-4V għandha tikseb qawwa tat-tensjoni minima aħħarija ta '895 MPa, saħħa ta' rendiment minimu f'0.2 fil-mija offset ta '828 MPa, elongazzjoni minima ta' 10 fil-mija, u tnaqqis minimu ta 'żona ta' 25 fil-mija. Il-varjant ELI iżomm l-istess rekwiżiti ta' elongazzjoni u tnaqqis iżda b'livelli ta' saħħa kemmxejn imnaqqsa: 860 saħħa tat-tensjoni aħħarija minima MPa u saħħa ta' rendiment minimu ta' 795 MPa. Ti-5Al-2.5Sn jeħtieġ 827 MPa saħħa tat-tensjoni minima, 759 MPa saħħa ta 'rendiment minimu, u metriċi ta' duttilità li jaqblu.
Għal servizz ta 'temperatura elevata, il-pjanċa Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo għandha turi saħħa minima tat-tensjoni ta' 620 MPa fi 315 grad Celsius, b'reżistenza għat-tkaxkir verifikata f'425 grad Celsius. It-toughness tal-ksur tirrappreżenta parametru kritiku għal disinn li jittollera l-ħsara. Ti-6Al-4V ELI pjanċa għandha tikseb pjan strain ksur toughness K_IC ta 'mill-inqas 75 MPa għerq kwadru ta' metru, filwaqt li Ti-5Al-2.5Sn teħtieġ 55 MPa għerq kwadru ta 'metru minimu. Ir-rekwiżiti tal-enerġija tal-impatt Charpy V-notch huma 20 joules u 16 joules rispettivament.
4. Tolleranzi Dimensjonali u Finish tal-wiċċ
It-tolleranza tal-ħxuna tvarja skont il-ħxuna tal-pjanċa. Għal pjanċi sa 6.35 millimetri, it-tolleranza standard hija aktar jew nieqes 0.13 millimetri, b'tolleranza ta 'preċiżjoni ssikkata għal aktar jew nieqes 0.08 millimetri. Bejn 6.35 u 25.4 millimetri, it-tolleranza standard issir aktar jew nieqes 0.25 millimetri, bi preċiżjoni fil-plus jew nieqes 0.13 millimetri. Għal pjanċi li jaqbżu 25.4 millimetri sa 50.8 millimetri, it-tolleranza standard hija aktar jew nieqes 0.38 millimetri u t-tolleranza ta 'preċiżjoni hija aktar jew nieqes 0.25 millimetri.
It-tolleranza tal-wisa 'hija b'żieda ta' 6.35 millimetri bl-ebda minus taħt kundizzjonijiet standard, issikkati għal plus 3.18 millimetri għall-preċiżjoni. It-tolleranza tat-tul hija flimkien ma '25 millimetru standard, flimkien ma' preċiżjoni ta '13-il millimetru. Il-flatness m'għandhiex teċċedi 3.2 millimetri għal kull metru taħt rekwiżiti standard, jew 1.6 millimetri għal kull metru għal pjanċa ta 'preċiżjoni. Il-kamber tat-tarf huwa limitat għal 3.2 millimetri għal kull 3 metri standard, u 1.6 millimetri għal kull 3 metri ta 'preċiżjoni.
Ir-rekwiżiti tal-finitura tal-wiċċ jiddependu fuq il-metodu tal-ipproċessar. Pjanċi-irrumblati bis-sħana għandhom jiksbu ħruxija tal-wiċċ Ra li ma taqbiżx is-6.3 mikrometri. Pjanċi-irrumblati kiesaħ jew imnaddfin kimikament jeħtieġu Ra li ma jaqbiżx it-3.2 mikrometri. Il-pjanċi ta' l-art ta' preċiżjoni-domanda Ra li ma jaqbiżx 1.6 mikrometri.
5. Rekwiżiti Metallurġiċi
Il-mikrostruttura tal-pjanċa tal-liga tat-titanju alpha-beta fil-kundizzjoni mitħna-ittemprat għandha tikkonsisti f'fażi alfa primarja ekwiassikata mqassma f'matriċi beta trasformata. Fażi kontinwa alfa tal-konfini tal-qamħ mhix permessa peress li tiddegrada d-duttilità u r-reżistenza għall-għeja. Id-daqs tal-qamħ għandu jkun ASTM 5 jew iktar fin, bil-produzzjoni tipika li tilħaq ASTM 6 sa 8. Il-każ alfa, dak is-saff tal-wiċċ arrikkit bl-ossiġnu iebes-ffurmat waqt l-ipproċessar ta'-temperatura għolja, għandu jitneħħa kompletament. Il-verifika teħtieġ mikro-profil tal-ebusija li ma juri l-ebda spike tal-ebusija fil-wiċċ, jew eżami metallografiku li jikkonferma l-ebda saff alfa-stabilizzat.
Flecks beta, li huma reġjuni lokalizzati ta' arrikkiment ta' stabilizzatur beta-, huma pprojbiti f'applikazzjonijiet aerospazjali kritiċi. Dawn jiġu skoperti permezz ta' spezzjoni ta' makro-inċiżjoni bl-użu ta' reaġenti xierqa. Il-kontenut tal-inklużjoni huwa kklassifikat skont il-Metodu A tal-ASTM E45, b'livelli massimi permissibbli ta 'A2, B2, C2, u D2 għal inklużjonijiet irqaq, tqal, silikat u ossidu globulari rispettivament.
6. Rekwiżiti għall-Ittestjar Mhux-Distruttivi
L-ittestjar ultrasoniku huwa obbligatorju għall-pjanċi kollha ta' 6.35 millimetri u eħxen, imwettaq skont il-kriterji AMS-STD-2154 Klassi A. L-ebda indikazzjoni li taqbeż l-ekwivalenti ta' toqba b'qiegħ ċatt ta' 3.2 millimetri mhi aċċettabbli. L-ittestjar tal-penetranti taż-żebgħa japplika għall-uċuħ kollha lesti skont ASTM E1417, mingħajr indikazzjonijiet lineari li jaqbżu 3.2 millimetri fit-tul. L-ittestjar radjografiku huwa riżervat għal żoni wweldjati jew ta 'tiswija skont ASTM E1742. L-ittestjar tal-kurrent Eddy jista 'jissostitwixxi l-ittestjar ultrasoniku fuq pjanċi rqaq taħt 6.35 millimetri, wara proċeduri ASTM E426 b'sensittività stabbilita bi ftehim bejn ix-xerrej u l-fornitur.
7. Kundizzjonijiet tat-Trattament tas-Sħana
Mill-pjanċa ittemprata hija pproċessata f'704 sa 760 grad Celsius segwit minn tkessiħ bl-arja. Din il-kundizzjoni tipprovdi proprjetajiet bilanċjati għal applikazzjonijiet ġenerali. Ittremprar duplex jinvolvi trattament ta 'soluzzjoni f'954 grad Celsius b'quench ta' l-ilma, segwit minn 538 grad Celsius arja friska, ittejjeb it-toughness tal-ksur għal disinji tolleranti għall-ħsara-. Soluzzjoni ttrattata u pjanċa ta 'età tikseb qawwa massima permezz ta' trattament f'927 grad Celsius b'quench ta 'l-ilma, imbagħad tixjieħ f'538 grad Celsius għal 4 sa 8 sigħat. Ittremprar beta f'1010 grad Celsius bi tkessiħ bl-arja, segwit minn stabbilizzazzjoni f'760 grad Celsius, jipproduċi mikrostruttura beta trasformata ottimizzata għal reżistenza għat-tkessiħ f'applikazzjonijiet ta 'magni aerospazjali. Il-ħelsien mill-istress f'538 sa 649 grad Celsius isegwi operazzjonijiet ta 'makkinar jew iffurmar.
It-trattament bis-sħana kollu għandu jseħħ fil-vakwu f'10 sa 3 millibar nieqes jew aħjar, jew f'atmosfera ta' argon ta'-purità għolja. Kwalunkwe każ alfa ffurmat waqt it-trattament bis-sħana għandu jitneħħa kompletament qabel l-ispezzjoni finali.
8. Standards referenzjati
L-ispeċifikazzjoni primarja għall-pjanċa tal-liga tat-titanju hija ASTM B265, li tkopri strixxa, folja u pjanċa tat-titanju u liga tat-titanju. Dan l-istandard jiddefinixxi limiti ta' kompożizzjoni kimika, rekwiżiti ta' proprjetà mekkanika, tolleranzi dimensjonali, u dispożizzjonijiet ġenerali ta' kwalità. ASTM B348 għal bars u billetti jipprovdi referenzi supplimentari ta 'ttestjar mekkaniku.
Għall-metodoloġija tal-ittestjar mekkaniku, ASTM E8 u E8M jirregolaw l-ittestjar tat-tensjoni ta 'materjali metalliċi. Il-verifika tal-ebusija ssegwi ASTM E18 għall-ebusija Rockwell jew ASTM E10 għall-ebusija Brinell. Il-valutazzjoni tal-kontenut tal-inklużjoni tuża ASTM E45, adattat għal-ligi tat-titanju. Il-kejl tad-daqs tal-qamħ isegwi ASTM E112. Mikro-profil tal-ebusija skont ASTM E384 jiskopri każ alfa residwu. Il-preparazzjoni u l-inċiżjoni tal-kampjun metallografiku jsegwu ASTM E3 u ASTM E407 rispettivament.
L-istandards tal-ittestjar mhux-distruttivi jinkludu ASTM E1417 għall-ittestjar tal-penetranti likwidi, ASTM E1742 għal eżami radjografiku, u ASTM E426 għall-ittestjar tal-kurrent elettromanjetiku eddy ta 'prodotti rqaq. Gwida dwar il-preparazzjoni tal-wiċċ u t-tneħħija tal-qoxra tinsab f'ASTM B600.
L-Ispeċifikazzjonijiet tal-Materjal Aerospazjali jipprovdu rekwiżiti aktar stretti għal-applikazzjonijiet kritiċi tat-titjir. AMS 4907 ikopri pjanċa Ti-6Al-4V fil-kundizzjoni ittemprat. AMS 4911 jindirizza pjanċa Ti-6Al-4V ittrattata b'soluzzjoni u ta' età. AMS 4930 jispeċifika pjanċa interstizjali Ti-6Al-4V extra baxxa. AMS 4940 japplika għall-pjanċa Ti-5Al-2.5Sn. AMS 4943 tkopri pjanċa tal-liga beta Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn. L-AMS 4945 jindirizza pjanċa tal-liga kważi alfa Ti-8Al-1Mo-1V. Il-kriterji ta 'aċċettazzjoni ta' spezzjoni ultrasonika huma definiti fl-AMS-STD-2154.
Speċifikazzjonijiet militari tal-wirt jinkludu MIL-T-9046 għal folja, strixxa u pjanċa tat-titanju, u MIL-T-9047 għal vireg u forġa. L-ittestjar ambjentali jsegwi MIL-STD-810.
L-istandards internazzjonali jinkludu ISO 5832-3 għal impjanti kirurġiċi ta 'liga Ti-6Al-4V maħduma, u ISO 5832-10 għal impjanti ta' liga Ti-5Al-2.5Fe. L-Istandards Brittaniċi BS 2TA 2 u BS 2TA 11 ikopru folja u pjanċa Ti-6Al-4V. DIN Ġermaniż 17850 jipprovdi speċifikazzjonijiet tekniċi għal-ligi tat-titanju maħduma. JIS H4600 Ġappuniż jindirizza folji, pjanċi, u strixxi. L-istandard nazzjonali Ċiniż GB/T 3621 u l-istandard militari GJB 2505A japplikaw għal pjanċa ta 'liga tat-titanju ta' grad ta 'avjazzjoni.
9. Applikazzjoni-Rekwiżiti Speċifiċi
L-applikazzjonijiet strutturali tal-ajruspazju jitolbu dejta tal-għeja taċ-ċiklu għoli-, analiżi tat-tolleranza għall-ħsara, u konformità tal-NDT tal-Livell A skont AMS 4907, AMS 4911, u AMS-STD-2154. Il-komponenti tal-magni aerospazjali jeħtieġu proprjetajiet ta 'tensjoni ta' temperatura elevata, verifika tar-reżistenza għat-tkaxkir, u ttestjar ta 'stabbiltà termali skont AMS 4945 u ASTM E139.
L-applikazzjonijiet tal-impjanti mediċi jobbligaw l-ittestjar tal-bijokompatibilità inklużi l-analiżi taċ-ċitotossiċità u s-sensitizzazzjoni, b'materjal ta' grad ELI obbligatorju skont ISO 5832-3, ASTM F136, u ASTM F1472. It-tagħmir tal-ipproċessar kimiku jeħtieġ validazzjoni tar-reżistenza għall-korrużjoni f'medja ta' proċess speċifiku u wweldjabbiltà murija skont ASTM B265, ASTM G28, u NACE MR0175 jew ISO 15156. Strutturi marittimi u offshore għandhom jirreżistu l-korrużjoni tal-ilma baħar u juru kompatibilità ma' sistemi ta' protezzjoni katodika skont ASTM B265 u DNSV{1}1}4{1}1}4{1}1}. L-applikazzjonijiet nukleari jikkontrollaw is-sezzjoni trasversali tal-assorbiment tan-newtroni, l-istabbiltà tar-radjazzjoni, u l-kontenut tal-oligoelementi skont il-Kodiċi tal-Boiler u l-Reċipjent tal-Pressjoni ASME Taqsima II Parti D.
10. Ċertifikazzjoni u Dokumentazzjoni
Kull lott tal-produzzjoni għandu jkun akkumpanjat minn Ċertifikat tat-Test tal-Mitħna li jiddokumenta r-riżultati tal-analiżi kimika, ir-riżultati tat-test tal-proprjetà mekkanika, it-traċċabilità tan-numru tas-sħana, u d-dimensjonijiet attwali mkejla. Dan iċ-ċertifikat huwa obbligatorju skont ASTM B265. Ċertifikati ta' ttestjar mhux-distruttivi jirrappurtaw riżultati ultrasoniċi, penetranti jew radjografiċi b'rekords ta' kwalifika ta' operatur. Rapporti metallurġiċi jinkludu fotomikrografiji ta 'mikrostruttura, daqs tal-qamħ imkejjel, u klassifikazzjonijiet ta' inklużjoni għal applikazzjonijiet kritiċi. Iċ-ċertifikati tat-trattament tas-sħana jiddokumentaw il-parametri taċ-ċiklu, it-tip ta 'atmosfera, u r-rekords tal-kalibrazzjoni tat-termokoppja. Rapporti ta 'traċċabilità sħaħ jistabbilixxu l-oriġini materjali, il-prattika tat-tidwib, u l-istorja kompleta tal-ipproċessar, li hija essenzjali għall-konformità regolatorja tal-apparat mediku aerospazjali.
