1. โลหะผสมไทเทเนียมมีความหมายอย่างไร?
โลหะผสมไทเทเนียมหมายถึงวัสดุโลหะที่ประกอบด้วยไทเทเนียมเป็นหลัก (เป็นฐานหรือเมทริกซ์โลหะ) รวมกับปริมาณองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ควบคุมได้อย่างระมัดระวัง (เรียกว่าองค์ประกอบโลหะผสม) เพื่อเพิ่มหรือปรับคุณสมบัติ ไทเทเนียมบริสุทธิ์ในขณะที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมมักจะขาดความแข็งแรงเพียงพอความต้านทานความร้อนหรือความสามารถในการก่อตัวเพื่อเรียกร้องการใช้งานอุตสาหกรรม โดยการเพิ่มองค์ประกอบการผสมเฉพาะ - เช่นอลูมิเนียม, วานาเดียม, ดีบุก, เซอร์โคเนียม, โมลิบดีนัม, หรือ niobium - โลหะผสมไทเทเนียมถูกออกแบบมาเพื่อเอาชนะข้อ จำกัด เหล่านี้
องค์ประกอบการผสมเหล่านี้ปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของไทเทเนียม (ซึ่งสามารถมีอยู่ในสองขั้นตอนหลัก: อัลฟ่า () และเบต้า ()) เพื่อให้ได้ลักษณะเป้าหมาย ตัวอย่างเช่นอลูมิเนียมทำให้เฟสอัลฟ่าคงที่เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและลดความหนาแน่นในขณะที่วานาเดียมทำให้เฟสเบต้ามีความเสถียรเพื่อปรับปรุงความเหนียวและความสามารถในการเชื่อม โลหะผสมไทเทเนียมถูกจัดหมวดหมู่ตามเฟสโครงสร้างจุลภาคที่โดดเด่นของพวกเขา (เช่นอัลฟ่าอัลลอยอัลลอยเบต้าอัลฟ่า - โลหะผสมเบต้า) และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเช่น Aerospace, Medical, Automotive และ Marine ความต้านทานการกัดกร่อนและความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี
2. สนิมไทเทเนียมเกรด 5 หรือไม่?
ไม่เกรด 5 ไทเทเนียม (หรือที่เรียกว่า Ti - 6AL - 4V โลหะผสมไทเทเนียมที่พบมากที่สุด) ไม่เป็นสนิมในความหมายดั้งเดิม การเกิดสนิมหมายถึงเหล็กออกไซด์ที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กหรือเหล็ก - โลหะที่ใช้ (เช่นเหล็ก) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นในสิ่งแวดล้อม เนื่องจากไทเทเนียมเกรด 5 เป็นโลหะผสมไทเทเนียม-อลูมิเนียมวานาเดียมที่ไม่มีปริมาณเหล็กจึงไม่สามารถสร้างเหล็กออกไซด์ (สนิม) ได้
แต่เมื่อสัมผัสกับอากาศหรือความชื้นเกรด 5 ไทเทเนียมจะสร้างชั้นออกไซด์บาง ๆ หนาแน่นและแน่นหนา (ส่วนใหญ่เป็นไทเทเนียมไดออกไซด์Tio₂) บนพื้นผิวของมัน ชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟนี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคป้องกันป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมหรือการกัดกร่อนของโลหะพื้นฐาน แม้ว่าเลเยอร์จะมีรอยขีดข่วนหรือเสียหาย แต่ก็มีการปฏิรูปอย่างรวดเร็วต่อหน้าออกซิเจนรักษาความต้านทานของโลหะผสม เกรด 5 ไทเทเนียมแสดงความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่รวมถึงน้ำจืดน้ำทะเลและสารละลายสารเคมีจำนวนมากแม้ว่าอาจไวต่อการกัดกร่อนในกรดที่มีความเข้มข้นสูงลดกรด (เช่นกรดไฮโดรคลอริกร้อนเข้มข้น) ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ
3. ไทเทเนียมเกรด 5 แข็งแกร่งกว่าเหล็กหรือไม่?
ไม่ว่าจะเป็นเกรด 5 ไทเทเนียม (TI-6AL-4V) ที่แข็งแกร่งกว่าเหล็กหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับประเภทของเหล็กการเปรียบเทียบและคำจำกัดความของ "ความแข็งแรง" (เช่นความต้านทานแรงดึงความแข็งแรงของผลผลิต)
ในแง่ของแรงดึง(ความเครียดสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะแตก) โดยทั่วไปแล้วเกรด 5 ไทเทเนียมจะมีความต้านทานแรงดึงของ 860 - 930 MPa สิ่งนี้แข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่ต่ำทั่วไปจำนวนมาก - เหล็ก (เช่นเหล็ก A36 ที่มีความต้านทานแรงดึง ~ 400 MPa) และสื่อบางส่วน - เหล็กความแข็งแรง อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วจะอ่อนแอกว่าเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง - เช่นเหล็กชุบและเหล็กกล้าที่ดับลง (เช่นเหล็ก 4140 ซึ่งสามารถเข้าถึงแรงดึง 1,000–1,700 MPa) หรือสูง - ความแข็งแรง (AHSs)
ที่ที่เกรด 5 ไทเทเนียมโดดเด่นอย่างแท้จริงคือมันความแข็งแรง - ถึง - อัตราส่วนน้ำหนัก(ความแข็งแรงต่อหน่วยมวล) ไทเทเนียมมีความหนาแน่นประมาณ 4.51 กรัม/ซม. ประมาณ 60% ของเหล็ก (ซึ่งมีความหนาแน่น ~ 7.85 g/cm³) แม้เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าความแข็งแรง - สูงที่มีความแข็งแรงแบบสัมบูรณ์หรือสูงกว่าหรือสูงกว่า แต่ไทเทเนียมเกรด 5 ก็มีความแข็งแรงมากขึ้นเมื่อเทียบกับน้ำหนัก ตัวอย่างเช่นส่วนประกอบที่ทำจากเกรด 5 ไทเทเนียมสามารถรับน้ำหนักได้เหมือนกัน - ความสามารถในการแบกเป็นส่วนประกอบของเหล็กในขณะที่เบากว่า - สิ่งนี้ทำให้น้ำหนักมีค่า - การใช้งานที่สำคัญเช่นการบินและอวกาศ
โดยสรุป: เกรด 5 ไทเทเนียมนั้นแข็งแกร่งกว่าต่ำ - ถึง - เหล็กกล้าความแข็งแรงปานกลาง แต่ไม่สูงทั้งหมด - เหล็กกล้าความแข็งแรง ข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าเหล็กเกือบทั้งหมดคือความแข็งแรงที่เหนือกว่า - ถึง - อัตราส่วนน้ำหนัก
