Wat is een titaniumplaat
Titaniumplaat is een vlak-gewalst titaniumproduct dat wordt geleverd boven de dikte waarbij het materiaal als plaat wordt geclassificeerd, geproduceerd door warmwalsen gevolgd door gecontroleerd gloeien. Titanium zelf is een licht, sterk en uiterst corrosiebestendig-metaal: de lage dichtheid maakt het aantrekkelijk overal waar het gewicht van cruciaal belang is, de verhouding tussen treksterkte en dichtheid is de hoogste van de gewone structurele metalen, en dankzij de biocompatibiliteit verdraagt het menselijk lichaam het veel beter dan de meeste andere technische materialen. Deze drie eigenschappen samen verklaren waarom dezelfde productfamilie vliegtuigconstructies, chirurgische implantaten en chemische fabrieksapparatuur bedient.
Titaniumplaat versus titaniumplaat
Het onderscheid tussen plaat en plaat is eerder een dikteconventie dan een verschil in legering. Onder ASTM B265 wordt plat-gewalst titanium geclassificeerd als plaat vanaf 4,76 mm (0,1875 inch), terwijl dunner materiaal wordt geleverd als plaat of strip. In de commerciële praktijk moeten kopers de dikte, breedte, lengte en tolerantieklasse altijd expliciet vermelden, omdat dezelfde kwaliteit en warmte in beide vormen kan worden geleverd en omdat plaat normaal gesproken wordt geleverd met -gewalste of uitgegloeide oppervlakken in plaats van de gebeitste afwerking die typisch is voor dunne platen. Plaat is de gebruikelijke keuze voor bekleding, voeringen en gevormde componenten, terwijl plaat wordt gespecificeerd waar het profiel structurele belasting moet dragen, machinaal moet worden bewerkt tot een flens- of buisplaat, of bestand moet zijn tegen schurende procesomstandigheden.
Titaniumplaatkwaliteiten en chemie
| Cijfer | Type | Belangrijke compositielimieten | Typisch karakter |
|---|---|---|---|
| Graad 1 | Commercieel puur | O Kleiner dan of gelijk aan 0,18%, Fe Kleiner dan of gelijk aan 0,20% | Laagste sterkte, hoogste ductiliteit en vervormbaarheid |
| Graad 2 | Commercieel puur | O Kleiner dan of gelijk aan 0,25%, Fe Kleiner dan of gelijk aan 0,30% | De corrosiebestendige kwaliteit- voor algemeen gebruik- |
| Graad 3 | Commercieel puur | O Kleiner dan of gelijk aan 0,35%, Fe Kleiner dan of gelijk aan 0,30% | Hogere sterkte met matige vervormbaarheid |
| Graad 4 | Commercieel puur | O Kleiner dan of gelijk aan 0,40%, Fe Kleiner dan of gelijk aan 0,50% | Hoogste sterkte van de ongelegeerde kwaliteiten |
| Graad 5 | Alfa-bèta-legering | Al 5,5–6,75%, V 3,5–4,5% | Hoge-sterkte voor constructie en ruimtevaart |
| Graad 7 | Commercieel zuiver met palladium | Pd 0,12–0,25% | Verbeterde weerstand bij het verminderen van zuurservice |
| Graad 12 | Titanium met nikkel en molybdeen | Ni 0,6–0,9%, Mo 0,2–0,4% | Verbeterde spleetcorrosieweerstand tegen lagere kosten dan palladiumkwaliteiten |
De commercieel zuivere kwaliteiten onderscheiden zich voornamelijk door hun zuurstof- en ijzergehalte, en het is het zuurstofniveau dat de kracht aandrijft: het verhogen van zuurstof van het niveau van graad 1 naar het niveau van graad 4 verhoogt de sterkte aanzienlijk terwijl de ductiliteit wordt verminderd. Graad 5 is de structurele legering van het werkpaard, en de klassen 7 en 12 bestaan specifiek om corrosieproblemen op te lossen in omgevingen waar ongelegeerd titanium niet zou overleven.
Minimale mechanische eigenschappen
De onderstaande waarden zijn de minimumvereisten die gewoonlijk worden toegepast op gegloeide titaniumplaten onder ASTM B265. Ze worden uitgedrukt als de treksterkte, de 0,2% offset-vloeigrens en de rek in 50 mm.
| Cijfer | Treksterkte (min) | Opbrengststerkte, 0,2% offset (min) | Verlenging (min) |
|---|---|---|---|
| Graad 1 | 240 MPa | 138 MPa | 24% |
| Graad 2 | 345 MPa | 275 MPa | 20% |
| Graad 3 | 450 MPa | 380 MPa | 18% |
| Graad 4 | 550 MPa | 483 MPa | 15% |
| Graad 5 | 895 MPa | 828 MPa | 10% |
| Graad 7 | 345 MPa | 275 MPa | 20% |
| Graad 12 | 483 MPa | 345 MPa | 18% |
Naast de waarden voor de kamertemperatuur- wordt titaniumplaat normaal gesproken gespecificeerd met een maximaal zuurstof-, stikstof-, waterstof- en ijzergehalte, omdat interstitiële elementen zowel de sterkte als de taaiheid bepalen. Plaat van klasse 5 heeft ook een aluminium- en vanadiumbereik in plaats van een maximum, en zowel het aluminium- als het vanadiumgehalte moeten binnen de band vallen voordat de legering aan zijn eigenschappen voldoet.
Typische toepassingen
Lucht- en ruimtevaart:constructieplaat, beslag en beugels waarbij hoge sterkte en laag gewicht worden gecombineerd; Graad 5 is de standaardkeuze.
Medisch:implantaatcomponenten en chirurgische instrumenten, waarbij biocompatibiliteit en corrosieweerstand in lichaamsvloeistoffen essentieel zijn.
Chemische verwerking:drukvatplaat, buizenplaten voor warmtewisselaars, interne onderdelen van kolommen en leidingcomponenten in chloride- en oxiderend zuurbedrijf.
Ontzilting en marine:condensorplaat en aan zeewater-blootgestelde structuren, waarbij gebruik wordt gemaakt van klasse 2, 7 en 12, afhankelijk van de ernst van de omgeving.
Industrieel en consumenten:warmtewisselaars, anodemanden, architecturale panelen en frames voor precisieapparatuur, waar het metaal kan worden gepolijst tot een glanzende afwerking die zijn uiterlijk in de loop van de tijd behoudt.
Fabricage- en verwerkingsnotities
Titaniumplaat wordt normaal gesproken in gegloeide toestand geleverd, wat een stabiele microstructuur oplevert die geschikt is voor vormen en bewerken. Koudvervormen vereist meer kracht en meer terugveringstolerantie dan zacht staal, en warmvervormen moet de limieten in de toepasselijke specificatie respecteren om vervuiling van het oppervlak te voorkomen. Titanium mag nooit worden gelast of verwarmd in contact met ijzer- of koperverontreiniging, omdat geabsorbeerd ijzer de las bros maakt; speciale roestvrijstalen borstels, aparte snijgereedschappen en gecontroleerde reiniging van het gewrichtsgebied zijn standaard werkplaatspraktijken. De bewerking wordt uitgevoerd met scherp gereedschap, lage snijsnelheden, royale koelvloeistof en hoge voedingen om verharding van het werk aan het oppervlak te voorkomen. Omdat titanium een slechte warmtegeleider is, moet de warmte-inbreng tijdens het lassen worden gecontroleerd en de tussentemperatuur worden beperkt om de mechanische eigenschappen van de plaat te beschermen.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is titaniumplaat?
Titaniumplaat is plat-gewalst titanium, geleverd boven de dikte waarbij het product plaat wordt genoemd; onder ASTM B265 is die drempel 4,76 mm, en de plaat wordt geproduceerd door warmwalsen gevolgd door gloeien.
Vraag: Wat is het verschil tussen titaniumplaat en titaniumplaat?
Alleen de dikteconventie. Plaat is dunner dan 4,76 mm en wordt gebruikt voor bekleding, voeringen en vormdelen, terwijl plaat vanaf 4,76 mm wordt geleverd voor structurele, machinaal bewerkte en drukhoudende componenten-.
Vraag: Welke titaniumkwaliteit is het beste voor plaat?
Graad 2 is de corrosiebestendige kwaliteit- voor algemeen gebruik-, klasse 5 (Ti-6Al-4V) wordt gebruikt waar kracht en gewicht domineren, en klasse 7 en 12 zijn geselecteerd voor het verminderen van zuur- en chloridegebruik.
Vraag: Hoe sterk is titaniumplaat?
De minimale treksterkte varieert van 240 MPa voor klasse 1 tot 895 MPa voor klasse 5, waarbij klasse 2 345 MPa is en klasse 12 483 MPa.
Vraag: Waarom wordt titaniumplaat gebruikt in medische implantaten?
Omdat het metaal biocompatibel is, bestand is tegen corrosie van lichaamsvloeistoffen en een lage dichtheid heeft, waardoor implantaten en chirurgische instrumenten sterk en licht blijven.
Vraag: Wat moet worden vermeden bij het vervaardigen van titaniumplaten?
Vervuiling door ijzer en koper tijdens het verwarmen of lassen, het willekeurig delen van gereedschap en overmatige warmte-inbreng, die allemaal de plaat kunnen bros maken of de eigenschappen ervan kunnen aantasten.