ग्रेड 5 टाइटेनियम मिश्र धातु (Ti‑6Al‑4V) का प्रभाव प्रतिरोध और दीर्घकालिक उच्च तापमान शक्ति में गिरावट
ग्रेड 5 टाइटेनियम मिश्र धातु, जिसे आमतौर पर Ti‑6Al‑4V के रूप में जाना जाता है, एयरोस्पेस, समुद्री, चिकित्सा और सामान्य इंजीनियरिंग क्षेत्रों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अल्फा-बीटा टाइटेनियम मिश्र धातु है। प्रभाव लोडिंग और दीर्घकालिक उच्च तापमान सेवा के तहत इसका प्रदर्शन संरचनात्मक सुरक्षा और सेवा जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। नीचे इसके प्रभाव प्रतिरोध और उच्च तापमान शक्ति प्रतिधारण का विस्तृत विश्लेषण दिया गया है।
सबसे पहले, प्रभाव प्रतिरोध किसी सामग्री की ऊर्जा को अवशोषित करने और गतिशील या शॉक लोडिंग के तहत फ्रैक्चर का विरोध करने की क्षमता को संदर्भित करता है, जिसे आमतौर पर चार्पी वी-नॉच (सीवीएन) प्रभाव परीक्षणों द्वारा मापा जाता है।
एनील्ड स्थिति में, Ti‑6Al‑4V उत्कृष्ट कमरे के तापमान प्रभाव क्रूरता को प्रदर्शित करता है, जिसमें मानक नमूनों के लिए 25 से 40 J तक विशिष्ट चार्पी प्रभाव ऊर्जा मान होते हैं। कठोरता का यह स्तर मिश्र धातु को बिना भंगुर फ्रैक्चर के अचानक भार, कंपन और मामूली प्रभावों का सामना करने की अनुमति देता है, जो इसे विमान लैंडिंग गियर भागों, फास्टनरों और समुद्री उपकरणों जैसे गतिशील संरचनात्मक घटकों के लिए उपयुक्त बनाता है।
हालाँकि, प्रभाव व्यवहार गर्मी उपचार और सूक्ष्म संरचना के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है.
इलाज किए गए समाधान और वृद्ध (एसटीए) स्थिति में, हालांकि ताकत और कठोरता में वृद्धि होती है, प्रभाव क्रूरता थोड़ी कम हो जाती है, आम तौर पर 15 से 25 जे तक होती है। यह कमी बीटा मैट्रिक्स में ठीक अल्फा चरण की वर्षा के कारण होती है, जो ताकत बढ़ाती है लेकिन लचीलापन कम कर देती है। निशान, सतह दोष और मोटाई भी प्रभाव प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। मोटे खंड या नुकीले निशान वाले घटक कम प्रभाव ऊर्जा दिखाते हैं, जबकि चिकने, पतले-गेज उत्पाद बेहतर कठोरता बनाए रखते हैं। कुल मिलाकर, Ti‑6Al‑4V समान घनत्व स्तरों पर कई उच्च शक्ति वाले स्टील्स और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में प्रभाव विफलता के लिए अच्छा प्रतिरोध दिखाता है।
दूसरा, दीर्घकालिक उच्च तापमान सेवा और ताकत में गिरावट के संबंध में, Ti‑6Al‑4V को आम तौर पर विस्तारित अवधि के लिए 300 डिग्री से 350 डिग्री तक के तापमान पर उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।
200 डिग्री से नीचे के तापमान पर, हजारों घंटों के संपर्क के बाद भी मिश्र धातु की ताकत में बहुत कम गिरावट देखी जाती है। तन्यता और रेंगने के गुण स्थिर रहते हैं, बिना किसी महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक मोटेपन या नरमी के।
200 डिग्री और 300 डिग्री के बीच तापमान के संपर्क में आने पर, समय के साथ मामूली थर्मल स्थिरता प्रभाव दिखाई देता है। मिश्र धातु मामूली अल्फा-चरण मोटेपन और अवशिष्ट तनाव विश्राम का अनुभव करती है, जिससे तन्यता और उपज शक्ति में थोड़ी कमी आती है {{3}लंबी अवधि की उम्र बढ़ने के बाद आम तौर पर 10% से कम होती है। यह कमी अधिकांश गैर-एयरोस्पेस संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए स्वीकार्य है।
350 डिग्री से 400 डिग्री से ऊपर, लंबे समय तक सेवा के तहत महत्वपूर्ण शक्ति में गिरावट होती है।
अल्फा अनाज वृद्धि और बीटा चरण अपघटन सहित त्वरित सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन, रेंगना प्रतिरोध और तन्य शक्ति दोनों को कम करते हैं। एक्सपोज़र के समय और तापमान के आधार पर ताकत का नुकसान 15% से 30% या अधिक तक पहुंच सकता है। इसलिए, 350 डिग्री से ऊपर दीर्घकालिक, उच्च तनाव अनुप्रयोगों के लिए Ti‑6Al‑4V की अनुशंसा नहीं की जाती है।
संक्षेप में, ग्रेड 5 टाइटेनियम मिश्र धातु गर्मी उपचार और ज्यामिति के आधार पर, कमरे के तापमान पर अच्छे से उत्कृष्ट प्रभाव प्रतिरोध को प्रदर्शित करता है।यह 200 डिग्री तक के तापमान पर न्यूनतम शक्ति क्षरण के साथ स्थिर यांत्रिक गुणों को बनाए रखता है, और 300 डिग्री से नीचे केवल मध्यम नुकसान को बनाए रखता है। 350 डिग्री से ऊपर, लंबी अवधि की सेवा से ध्यान देने योग्य नरमी आती है और भार वहन करने की क्षमता कम हो जाती है। प्रभाव क्रूरता और मध्यम तापीय स्थिरता का यह संयोजन Ti‑6Al‑4V को गतिशील भार और मध्यम ऊंचे तापमान के अधीन संरचनात्मक घटकों के लिए एक विश्वसनीय विकल्प बनाता है।
