1. Ti ग्रेड 5 और व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम के बीच आवश्यक अंतर (उदाहरण के लिए, Ti ग्रेड 1/Ti ग्रेड 2)
रासायनिक संरचना
व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम (टीआई ग्रेड 1/2) 99% से अधिक टाइटेनियम से बना है, जिसमें ऑक्सीजन, लौह, कार्बन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन जैसी अशुद्धियों की मात्रा होती है (इन अशुद्धियों की सामग्री ग्रेड में थोड़ी भिन्न होती है: ग्रेड 1 में सबसे कम अशुद्धता सामग्री होती है, जबकि ग्रेड 2 में ऑक्सीजन और लौह का स्तर थोड़ा अधिक होता है)। इसके विपरीत, Ti ग्रेड 5 एक हैअल्फा-बीटा टाइटेनियम मिश्र धातुइसमें प्रमुख मिश्र धातु तत्वों के रूप में 6% एल्यूमीनियम (एएल) और 4% वैनेडियम (वी) शामिल हैं, शेष ~ 90% संरचना में टाइटेनियम के साथ-साथ नियंत्रित ट्रेस अशुद्धियां भी शामिल हैं।
सूक्ष्म
सीपी टीआई (ग्रेड 1/2) में एक एकल चरण होता हैअल्फा ( ) माइक्रोस्ट्रक्चरकमरे के तापमान पर और इसके बीटा{0}}ट्रांसस तापमान से नीचे (ग्रेड 2 के लिए लगभग 882 डिग्री)। यह हेक्सागोनल क्लोज्ड {{4}पैक्ड (एचसीपी) संरचना इसे स्थिर लेकिन सीमित यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है। Ti ग्रेड 5, अपने Al और V परिवर्धन के आधार पर, एक दोहरी चरण + माइक्रोस्ट्रक्चर बनाता है: Al एक अल्फा स्टेबलाइजर (शक्ति और रेंगना प्रतिरोध को बढ़ाने) के रूप में कार्य करता है, जबकि V एक बीटा स्टेबलाइजर (लचीलापन और गर्मी उपचार क्षमता में सुधार) के रूप में कार्य करता है। गर्मी उपचार (उदाहरण के लिए, समाधान एनीलिंग और उम्र बढ़ने) के माध्यम से, इसकी सूक्ष्म संरचना को प्रदर्शन को और अधिक अनुकूलित करने के लिए तैयार किया जा सकता है।
यांत्रिक विशेषताएं
ताकत: सीपी टीआई (ग्रेड 1) की तन्यता ताकत केवल 240-310 एमपीए है, और ग्रेड 2 345-415 एमपीए तक पहुंचता है, जो अपेक्षाकृत कम है। टीआई ग्रेड 5 की तन्यता ताकत एनील्ड अवस्था में 860-900 एमपीए है, और उम्र बढ़ने के उपचार के बाद यह 1100 एमपीए से अधिक हो सकती है, जो ग्रेड 2 सीपी टीआई की तुलना में दोगुने से भी अधिक है।
लचीलापन और सुरूपता: सीपी टीआई (ग्रेड 1/2) में उत्कृष्ट लचीलापन (20-25% तक बढ़ाव) और ठंडी संरचना है, जिससे इसे जटिल आकार (उदाहरण के लिए, पतली दीवार वाली ट्यूब, शीट) में संसाधित करना आसान हो जाता है। टीआई ग्रेड 5 में कम बढ़ाव (10-15%) होता है और इसे बनाना कठिन होता है, जिसके लिए जटिल घटकों के लिए तप्त कार्य या विशेष प्रसंस्करण तकनीकों की आवश्यकता होती है।
थकान और संक्षारण प्रतिरोध: सीपी टीआई में इसकी घनी निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म के कारण उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध (विशेष रूप से क्लोराइड, अम्लीय और समुद्री वातावरण में) है, लेकिन इसकी थकान शक्ति मध्यम है (ग्रेड 2 के लिए लगभग 140 एमपीए)। टीआई ग्रेड 5 अच्छा संक्षारण प्रतिरोध (अधिकांश वातावरणों में सीपी टीआई के करीब) बनाए रखता है, जबकि इसमें काफी अधिक थकान शक्ति (300-350 एमपीए) होती है, जो इसे उच्च चक्र लोड अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, एयरोस्पेस घटकों) के लिए उपयुक्त बनाती है।
अनुप्रयोग परिदृश्य
सीपी टीआई (ग्रेड 1/2) का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता हैसंक्षारण प्रतिरोधी कम {{1} लोड परिदृश्य, जैसे कि रासायनिक प्रक्रिया पाइपलाइन, समुद्री हीट एक्सचेंजर्स, बायोमेडिकल प्रत्यारोपण (उदाहरण के लिए, सर्जिकल उपकरणों के लिए ग्रेड 2), और आर्किटेक्चरल क्लैडिंग। Ti ग्रेड 5 एक वर्कहॉर्स मिश्र धातु हैउच्च{{0}शक्ति, उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोग, जिसमें एयरोस्पेस संरचनात्मक हिस्से (विमान लैंडिंग गियर, इंजन घटक), ऑटोमोटिव रेसिंग पार्ट्स, चिकित्सा प्रत्यारोपण (उदाहरण के लिए, कूल्हे और घुटने के कृत्रिम अंग जिनके लिए ताकत और जैव-अनुकूलता दोनों की आवश्यकता होती है), और अपतटीय तेल और गैस ड्रिलिंग उपकरण शामिल हैं।
2. Ti ग्रेड 5 और व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम के बीच महत्वपूर्ण मूल्य अंतर के कारण
कच्चे माल और मिश्र धातु तत्व की लागत
सीपी टीआई का उत्पादन केवल अशुद्धता नियंत्रण के साथ सीधे टाइटेनियम स्पंज (टाइटेनियम उत्पादों के लिए प्राथमिक कच्चा माल) से किया जाता है। इसके विपरीत, Ti ग्रेड 5 को गलाने के दौरान उच्च शुद्धता वाले एल्युमीनियम और वैनेडियम को मिलाने की आवश्यकता होती है। वैनेडियम एक दुर्लभ और महंगी संक्रमण धातु है (इसकी कीमत टाइटेनियम स्पंज से कई गुना अधिक है), और एल्यूमीनियम को एयरोस्पेस ग्रेड मिश्र धातुओं के लिए सख्त शुद्धता मानकों को भी पूरा करना होगा। मिश्र धातु प्रक्रिया सीपी टीआई की तुलना में प्रत्यक्ष कच्चे माल की लागत को 30-50% तक बढ़ा देती है।
जटिल गलाने और प्रसंस्करण आवश्यकताएँ
टाइटेनियम एक प्रतिक्रियाशील धातु है जो उच्च तापमान पर ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए इसे इसके माध्यम से गलाना चाहिए।वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग (VAR)प्रक्रिया (उच्च गुणवत्ता वाले मिश्र धातुओं के लिए आमतौर पर दोगुना या तिगुना VAR)। टीआई ग्रेड 5 के लिए, मिश्र धातु तत्वों को टाइटेनियम मैट्रिक्स में समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए, जिसके लिए गलाने के तापमान, धारण समय और शीतलन दर के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, इससे ऊर्जा और प्रक्रिया लागत में वृद्धि होती है। इसके विपरीत, सीपी टीआई स्मेल्टिंग में सरल घटक नियंत्रण और कम प्रक्रिया परिशुद्धता आवश्यकताएं होती हैं।
डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग में, Ti ग्रेड 5 की उच्च शक्ति और कम लचीलापन का मतलब है कि इसके लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है {{1}गहन हॉट वर्किंग (उदाहरण के लिए, 900-1000 डिग्री पर फोर्जिंग) और बाद में प्रसंस्करण (जैसे, गर्मी उपचार, सटीक मशीनिंग)। इसकी उच्च कठोरता मशीनिंग के दौरान उपकरण के घिसाव को भी तेज करती है, उपकरण प्रतिस्थापन और प्रसंस्करण समय की लागत को बढ़ाती है। सीपी टीआई कम प्रसंस्करण ऊर्जा खपत और उपकरण लागत के साथ कमरे के तापमान पर ठंडा हो सकता है।
आपूर्ति श्रृंखला और बाजार की मांग
सीपी टीआई के पास एक परिपक्व और बड़े पैमाने पर आपूर्ति श्रृंखला है, जिसमें स्थिर उत्पादन मात्रा (वैश्विक टाइटेनियम उत्पादन का ~40% है) और व्यापक डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग (रासायनिक, चिकित्सा, निर्माण) है, जो पैमाने की अर्थव्यवस्था को संचालित करता है और इकाई लागत को कम करता है। Ti ग्रेड 5 टाइटेनियम मिश्र धातु बाजार पर हावी है (टाइटेनियम मिश्र धातु की मांग का 50% से अधिक), लेकिन इसकी मांग सख्त गुणवत्ता प्रमाणन आवश्यकताओं के साथ उच्च {{5}अंत क्षेत्रों (एयरोस्पेस, बायोमेडिकल) में केंद्रित है (उदाहरण के लिए, एयरोस्पेस - ग्रेड Ti ग्रेड 5 को AMS 4928 मानकों को पूरा करना होगा)। प्रमाणन प्रक्रिया (उदाहरण के लिए, सामग्री का पता लगाने की क्षमता, प्रदर्शन परीक्षण) अतिरिक्त लागत जोड़ती है, और आपूर्ति अक्सर विशेष उत्पादन क्षमता से बाधित होती है, जिससे कीमतें और बढ़ जाती हैं।
तकनीकी अनुसंधान एवं विकास और गुणवत्ता नियंत्रण लागत
Ti ग्रेड 5 का व्यापक रूप से सुरक्षा संबंधी महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, विमान इंजन ब्लेड, चिकित्सा प्रत्यारोपण) में उपयोग किया जाता है, इसलिए निर्माताओं को इसकी ताप उपचार प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने और बैच {{4}से {{5}बैच स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए अनुसंधान एवं विकास में भारी निवेश करना चाहिए। टीआई ग्रेड 5 के लिए गुणवत्ता निरीक्षण में गैर-{8}विनाशकारी परीक्षण (अल्ट्रासोनिक, एक्स-{9}}रे), यांत्रिक संपत्ति परीक्षण (तन्यता, थकान, रेंगना), और रासायनिक संरचना सत्यापन शामिल है, जिसमें निरीक्षण लागत कुल उत्पादन लागत का 15-20% होती है। सीपी टीआई की गुणवत्ता निरीक्षण सीमाएँ कम हैं (मुख्य रूप से संक्षारण प्रतिरोध और बुनियादी यांत्रिक गुणों पर केंद्रित), इसलिए इससे जुड़ी लागत बहुत कम है।
