순수 티타늄과 티타늄 합금 GR5의 차이점은 무엇입니까?

일반적으로 사용되는 티타늄 등급

GR1(Grade2) 산업용 순수 티타늄

GR2(Grade3) 산업용 순수 티타늄

GR7 (11학년) Ti-0.2Pd

GR10 (12학년) Ti-0.3Mo-0.8Ni

GR5 (AB-1) Ti-6Al-4V

산업용 순수 티타늄은 불순물 함량에 따라 GR1, GR2, GR3의 3가지 등급으로 구분됩니다. 이 세 가지 유형의 공업용 순수 티타늄의 격자간 불순물 원소는 점차 증가하므로 기계적 강도와 경도도 점차 증가하지만 그에 따라 가소성과 인성은 감소합니다.

산업계에서 일반적으로 사용되는 순수 티타늄은 적당한 내식성과 포괄적인 기계적 특성으로 인해 GR2입니다. GR3은 더 높은 내마모성과 강도 요구 사항이 필요할 때 사용할 수 있습니다. GR1은 더 나은 성형 성능이 필요할 때 사용할 수 있습니다.

국가 표준의 GR1, GR2 및 GR3은 UNS의 Gr0, Gr1 및 Gr2에 해당합니다.

GR1 및 GR2는 철 함량 Ω이 0일 때 저온 인성이 우수하고 저온 강도가 높습니다.095%, 산소 함량 Ω이 0입니다.{{10} }8%, 수소함유량 Ω은 0.0009%, 질소함량 Ω은 0.0062%로 -253도 이하의 저온 구조재로 사용 가능하다.

GR1과 GR2의 차이점은 후자가 철분과 산소 함량이 높기 때문에 GR2의 강도가 GR1보다 높다는 것입니다.

GR5는 대부분의 저온 티타늄 합금을 나타냅니다. 온도가 낮아지면 강도는 증가하지만 가소성은 크게 변하지 않습니다. -196-253 정도의 저온에서 우수한 연성과 인성을 유지하여 금속의 저온 취성을 피하여 극저온 용기, 보관 상자 및 기타 장비에 이상적인 재료입니다.

티타늄 합금에는 100가지가 넘는 다양한 브랜드와 종류가 있습니다. 업계에는 40-50 유형이 있으며 가장 일반적으로 사용되는 유형은 12개뿐입니다. 여기에는 다양한 산업용 순수 티타늄과 Ti-6AL-4V, Ti{4}}AL-2.5Sn, Ti{{7}와 같은 다양한 맛의 선택된 티타늄 합금이 포함됩니다. }AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL- 2Sn-4Zr-2Mo , Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8AL-1Mo-1V, Ti{{ 24}}V-11Cr-3AL, Ti{27}}V—3Cr-3AL-Sn 및 Ti-10V-2Fe{{ 33}}AL 및 Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni 등. 그러나 대부분의 국가에서 처음 두 가지 중요한 합금(Ti-6 Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn)은 가장 일반적이며 전 세계 국가에서 인정받고 있습니다.

티타늄 합금은 일반적으로 구조에 따라 티타늄 합금(티타늄에 가까운 합금 포함), 티타늄 합금 및 (+) 티타늄 합금으로 명명됩니다. 중국 국가 표준에서는 TA, TB 및 TC가 티타늄 합금의 유형을 나타내는 접두어로 사용되며 그 뒤에 합금 일련 번호를 나타내는 숫자가 붙습니다. 예를 들어, TA는 알파 티타늄 합금을 나타내고 GR6 티타늄 합금은 Ti5Al-2.5Sn 합금을 나타냅니다. TB는 베타 티타늄을 나타냅니다. 합금, TB2는 Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al 합금입니다. TC는 + 합금을 나타냅니다. 예를 들어 GR5 티타늄 합금은 Ti-6Al-4V 합금입니다.

알파 티타늄 합금은 주로 알파 안정 원소를 포함합니다. 실온에서 안정된 상태에서는 기본적으로 산업용 순수 티타늄(GR1, GR2, GR3, GR4) 및 GR6(Ti-5Al-5Sn)과 같은 알파상 티타늄 합금입니다. 알파 티타늄 합금은 주로 화학, 석유화학 및 가공 산업에 사용됩니다. 이들 산업에서 가장 중요한 고려사항은 합금의 내식성과 가공성입니다. 산업용 순수 티타늄(TA0-GR3 4종), GR7 티타늄 합금 팔라듐 함유 합금(GR7 티타늄-팔라듐 합금) 및 소량의 몰리브덴과 니켈을 함유한 합금(GR10 티타늄-몰리브덴-니켈 합금)이 선호됩니다.

티타늄 합금 근처에 이러한 유형의 티타늄 합금에는 소량의 안정화 요소가 추가됩니다. 실온에서 안정한 상태에서, 어닐링된 구조는 GR11(Ti-8Al-1Mo-1)과 같은 소량의 상 또는 금속간 화합물(일반적으로 10% 이하)을 포함합니다. V)는 미국에서 고온용으로 개발된 티타늄 합금이지만 알루미늄 함량이 높으면 열염 응력 부식 문제가 발생할 수 있습니다. GR15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr)는 러시아에서 개발된 BT20 합금입니다. GR11 티타늄 합금은 GR15 티타늄 합금과 유사한 합금입니다. 후자는 알루미늄 함량을 줄이고 지르코늄을 증가시켜 내열성을 유지하고 뜨거운 염 효과 응력 부식을 개선합니다. + 복합 합금 GR13(Ti{16}}.5CU)은 영국에서 개발된 IMI230 합금입니다.

+ 티타늄 합금은 보다 안정화된 원소를 함유하고 있으며 상온에서 안정한 상태로 구성된 티타늄 합금입니다. 콘텐츠는 일반적으로 10%-50%입니다. + 티타늄 합금은 중간 강도를 가지며 열처리로 강화할 수 있지만 용접 성능이 좋지 않습니다. 몰리브덴 등가물에 따라 이러한 유형의 합금은 마르텐사이트 유형과 과도 유형으로 구분될 수 있습니다. 그 중 대표적인 합금인 Ti{5}}Al-4V는 1954년 미국 Water City Arsenal에서 개발되었으며, 항공우주 산업에서 널리 사용됩니다. 이 합금 제품은 티타늄 합금 생산량의 55%-65%를 차지하며 다양한 대형 항공우주 제품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 단조품 및 부품인 Ti-6Al-4V 합금은 우수한 종합적 특성을 갖고 있으며, 가장 집중적으로 연구되고, 가장 오랫동안 사용되어 왔으며, 가장 광범위한 응용 범위를 가지고 있습니다. 따라서 합금은 반세기 전에 탄생한 이래 강한 생명력을 유지해 왔습니다. 중국 브랜드는 GR5, 미국 Titanium Metal Company의 Timet 사업부는 Ti-6Al-4V, 미국 Active Metal Company는 RMI6Al4V, 영국 Titanium Company는 IMI318, 러시아는 BT6, Sumitomo입니다. 일본의 경우 ST-Al40, 프랑스의 경우 TA6V입니다. 독일은 LT31입니다.

티타늄 합금에 원소를 첨가하는 것은 몰리브덴 등가 [Mo1]ep와 알루미늄 등가 [Al]ep로 표현됩니다. 그리고 근티타늄 합금 [Mo1]ep는 12-13이고, [Al]ep는 5-8입니다. + 티타늄 합금 [Mo1] ep는 5-12이고, [Al] ep는 6-30입니다. 티타늄 합금(준안정 합금) [Mo1] ep는 12-25이고, [Al] ep는 5-8입니다. 디자이너가 강도에 따라 분류하는 것이 더 적합하며 강도는 저강도, 일반 강도, 중간 강도, 고강도 및 최대 강도로 나눌 수 있습니다.

⑴산업용 순수 티타늄

공업용 순수 티타늄은 티타늄 함량이 99% 이상이며 철, 산소, 탄소, 질소, 수소 및 기타 불순물이 소량 포함된 치밀한 금속 티타늄입니다. 순수 티타늄의 기계적 특성에 가장 큰 영향을 미치는 불순물은 산소, 질소, 철, 특히 산소입니다. 수소와 티타늄 사이의 반응은 가역적입니다. 티타늄의 성능에 대한 수소의 주요 영향은 "수소 취성"입니다. 일반적으로 수소 함량은 0.03%-0.05% 수소를 초과해서는 안 된다고 규정되어 있습니다. 공업용 순수 티타늄은 상온에서 밀집된 육각형 격자( )를 가지나 축비가 작고(c/a{6}}.587) 가공성이 좋습니다. 순수 티타늄은 성형성과 용접성이 우수하며 열처리에 민감하지 않습니다.

산업용 순수 티타늄은 수술용 임플란트용 금속 재료로 ISO5832-2-1999 국제 표준에 포함되었습니다. 장기 임플란트에 적합한 재료는 내식성, 생체 적합성, 우수한 인장 강도, 피로 저항성 등의 기본 요구 사항을 갖추어야 하며, 우수한 인성, 탄성 연마 도구, 내마모성 및 만족스러운 가격을 갖추고 있습니다.

⑵ 내식성 티타늄 합금

내식성 티타늄 합금은 부식성이 높은 매체, 주로 저강도 합금에 사용하기에 적합합니다. 비항공우주 분야에서는 내식성이 좋다는 장점이 주로 사용됩니다. 내식성 티타늄 합금은 환원 매체(예: 염산, 황산, 인산, 옥살산 및 포름산)에서 산업용 순수 티타늄의 내식성을 향상시킵니다. 현재 성숙한 티타늄 몰리브덴, 티타늄 팔라듐, 티타늄 몰리브덴 니켈, 티타늄 니켈, 티타늄 탄탈륨 등의 합금이 있습니다.

티타늄-몰리브덴 합금은 가장 먼저 연구되었습니다(1952년). 염산환원에 있어서 내식성이 우수합니다. Ti-30Mo 합금은 5% 탄산 비등, 5% 황산 비등, 10% 인산 비등, 10% 아세트산 비등 및 50% 포름산 비등에 대한 저항력이 있습니다. 부식율은 0.0254-0.0508mm/a입니다. 93.3도의 10% 황산 용액에서 순수 티타늄의 부식 속도는 38.1-50.8mm/a에 이릅니다. Ti{17}}Mo 합금의 산화 매체 내식성은 좋지 않습니다. 고밀도 몰리브덴-하프늄 합금을 첨가하기 때문에 제련, 가공 및 용접은 특정 공기 재해를 가져올 것입니다. 티타늄-몰리브덴 합금에서 티타늄-몰리브덴-니오븀, 티타늄-몰리브덴-지르코늄, 티타늄-몰리브덴-팔라듐과 같은 내식성 티타늄 합금이 파생됩니다.

GR7 티타늄-팔라듐 합금은 산화 매체에서 탁월한 내식성을 가지고 있습니다. 또한 환원 매체에 대한 특정 내식성을 가지며 특히 염화물 이온 농도가 높은 매체의 틈새 부식에 대한 저항성을 향상시킬 수 있습니다. GR7 티타늄 합금에는 0.2% 팔라듐이 포함되어 있습니다. 5% 끓는 황산에서 GR7 티타늄-팔라듐 합금은 부식 속도를 48.26mm/a(공업용 순수 티타늄)에서 0.508mm/a로 줄이고 내식성을 약 95배 높일 수 있습니다. 이 합금은 가공, 성형 및 용접 특성이 우수하지만 귀금속 팔라듐을 함유하고 있어 가격이 비쌉니다.

베타 티타늄 합금. 이러한 유형의 티타늄 합금에는 베타 안정 원소가 충분히 포함되어 있습니다. 적절한 냉각 속도에서 실온 구조는 모두 베타 상입니다. 일반적으로 열처리 가능한 베타 티타늄 합금(준안정 베타 티타늄 합금)과 안정 베타 티타늄으로 나눌 수 있습니다. 합금. 열처리 가능한 베타 티타늄 합금은 담금질 조건에서 가공 가소성이 매우 우수하고 냉간 성형하여 판재로 만들 수 있으며 시효 처리를 통해 최대 1300-1400MPa의 실온 인장 강도를 얻을 수 있습니다.

GR10 티타늄-몰리브덴-니켈 합금의 공칭 조성은 Ti-0.3Mo-0.8Ni입니다. 2000년대 중반 미국에서 연구개발한 Ti-12 합금입니다. 틈새 부식에 강한 티타늄 합금입니다. 300도에서의 합금 인장 강도는 순수 티타늄의 두 배이며 환원 매체에 대한 내식성이 크게 향상됩니다. 150-200도의 염화물에서는 틈새 부식이 발생하지 않습니다.

고온 담수화 장비에서 티타늄-니켈 합금(Ti{1}}Ni)의 사용 온도는 약 200도에 달할 수 있습니다.

티타늄-탄탈륨 합금(Ti-5Ta)은 4204 합금 브랜드로 러시아에서 생산되고 KS50Ta 브랜드로 일본의 Kobe Steel에서 생산되는 질산 내식성 티타늄 합금입니다. 합금은 가공성과 용접성이 양호하며 100-200도의 흐르는 질산에서의 부식률은 0.1mm/a 미만입니다. 질산회수설비 및 핵연료 재처리 공정에 적용되어 왔습니다.

⑶구조용 티타늄 합금

강도별로 분류되는 저강도 티타늄 합금은 주로 내식성 환경에 사용되는 반면, 다른 티타늄 합금은 구조용 티타늄 합금이라 불리는 구조 부품에 사용됩니다. 주로 산업용 순수 티타늄, Ti-2Al-1.5Mn(TC1) 및 Ti-3Al-2.5V(GR18)를 포함하는 일반 강도 티타늄 합금(약 500MPa) ) 등이 널리 사용되었습니다. 우수한 가공성, 성형성 및 용접성으로 인해 이 합금은 다양한 항공 플레이트 부품, 유압 파이프는 물론 자전거 민간 제품을 만드는 데 사용됩니다. 중강도 티타늄 합금(약 900MPa)의 대표적인 합금은 Ti{13}}Al-4V(GR5)이며 항공우주 티타늄 합금 산업에서 널리 사용됩니다. 판형 고강도 티타늄 합금은 실온 인장 강도가 1100MPa 이상입니다. 이는 준안정 티타늄 합금과 준안정 티타늄 합금으로 구성됩니다. 주로 항공기 구조에 일반적으로 사용되는 고강도 구조강을 대체하는 데 사용됩니다. 일반적인 합금은 Ti-13V- 11Cr-3Al, Ti{24}}V-3Cr-3Al-3Sn 및 Ti-10V-2Fe-3Al 합금 등

4. 내열성 티타늄 합금

내열성 티타늄 합금은 고온에서 장기간 작동하기에 적합한 티타늄 합금입니다. 전체 작동 온도 범위에 걸쳐 높은 순간성과 내구성을 자랑합니다. 상온에서 열 안정성, 크리프 저항성 및 가소성이 우수하고 고온에서 내피로성이 우수합니다. 주로 압축기의 디스크, 블레이드, 공기 흡입 케이싱 및 항공기 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 내열 티타늄 합금은 고용강화+형과 니어형 티타늄 합금입니다. 500도 이하에서 오랫동안 작동할 수 있는 +형 내열 티타늄 합금은 안정 원소를 더 많이 함유하고 있으며, 알루미늄 등가는 6 이상입니다. 적절한 베타 안정 원소를 첨가함으로써 합금은 고온에서 높은 순간 강도를 나타낼 뿐만 아니라, 또한 충분한 가소성을 가지고 있습니다. 일반적인 합금에는 GR5(Ti-6Al-4V), TC6(Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5 Fe가 포함됩니다. -0.3Si) 및 TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si). 500도 이하에서 장시간 작동하는 내열성 티타늄 합금에는 소량의 안정화 원소가 포함되어 있습니다. 알루미늄 당량은 거의 모두 7 이상이며 합금은 평형 상태에서 더 많은 상을 가지므로 이러한 합금은 500도 이상의 크리프 저항성과 피로 저항성 및 파괴 인성이 더 우수합니다. 준형 합금은 이러한 우수한 종합 특성을 갖고 있기 때문에 내열 합금의 주요 시스템이 되었습니다. 일반적인 합금은 Ti-8Al-1Mo-1V(US Ti{41}}), Ti6Al-2Zr-1Mo-1 V(러시아 BT20), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(미국 Ti{51}}) 및 Ti-5.5Al { {54}}.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si(영국 IMI-829).

5. 저온 티타늄 합금

저온 티타늄 합금은 저온에서 사용하기에 적합한 + 티타늄 합금입니다. 이러한 종류의 합금은 온도가 낮아짐에 따라 증가하고 인성은 온도가 낮아져도 거의 감소하지 않으므로 저온 구조 부품으로 사용할 수 있습니다. 저온 티타늄 합금의 개발 추세는 산소 함량을 0.2%(일반 등급)에서 0.12%로 줄여 매우 낮은 갭 등급 티타늄 합금(ELI)을 형성하는 것입니다. 초저온에서도 사용 가능(<77K). Typical alloys are Ti-5Al-2.5Sn (ELI). Ti-5Al-2.5Sn (ELI is the US military standard MIL-9047) developed in the United States in the early 1960s. China successfully copied the alloy in the late 1970s and called it GR6 titanium alloy, Ti-5Al-2.5Sn (ELI) alloy. Especially suitable for liquid fuel storage containers operating at low temperatures of -255°C. There are many brands and varieties of titanium alloys, more than 100 types. There are 40-50 types available in industry, and only a dozen are most commonly used. These include various industrial pure titanium and selected titanium alloys of different tastes, such as Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, Ti-2AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL- 2Sn-4Zr-2Mo, Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8AL-1Mo-1V, Ti-13V-11Cr-3AL, Ti-15V—3Cr-3AL-Sn and Ti-10V-2Fe-3AL and Ti-0.20Pd, Ti-0.3Mo-0.8Ni, etc. However, for most countries, the first two important alloys (Ti-6Al-4V; Ti-5Al-2.5Sn) are the most typical and recognized by countries around the world.