Gofynion Technegol a Safonau Cyfeiriedig ar gyfer Platiau Aloi Titaniwm
1. Dosbarthiad Deunydd a Graddau
Mae platiau aloi titaniwm yn cael eu dosbarthu'n fras yn bedwar categori yn seiliedig ar eu microstrwythur a'u cyfansoddiad aloi. Mae aloion alffa, megis Ti-5Al-2.5Sn (Gradd 6), yn cynnwys sefydlogwyr alffa fel alwminiwm a thun yn bennaf. Mae'r aloion hyn yn cynnig weldadwyedd rhagorol a gwrthiant creep ar dymheredd uchel, gan eu gwneud yn addas ar gyfer strwythurau ffrâm aer a chymwysiadau cryogenig. Mae aloion alffa bron, gan gynnwys Ti-8Al-1Mo-1V (Gradd 9) a Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, yn ymgorffori symiau bach o sefydlogwyr beta tra'n cynnal strwythur alffa-dominyddol. Maent yn darparu gwell sefydlogrwydd tymheredd uchel ar gyfer cydrannau injan tyrbin nwy.
Aloiau alffa{0}}beta yw'r categori a ddefnyddir fwyaf, a Ti-6Al-4V (Gradd 5) yw'r aloi ceffyl gwaith ar draws y sectorau awyrofod, meddygol a diwydiannol. Mae'r aloi hwn yn sicrhau'r cydbwysedd gorau posibl o gryfder, hydwythedd, a chadernid torri asgwrn trwy ei ficrostrwythur cyfnod deuol. Mae'r amrywiad interstitial isel ychwanegol, Ti-6Al-4V ELI (Gradd 23), yn cyfyngu ar gynnwys ocsigen, haearn a hydrogen i wella goddefgarwch difrod ar gyfer cymwysiadau critigol. Gellir trin aloion beta fel Ti-10V-2Fe-3Al a Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn hydoddiant a'u heneiddio i gyrraedd y lefelau cryfder uchaf ymhlith aloion titaniwm, gyda manteision penodol o ran ffurfadwyedd cyn triniaeth wres.
2. Gofynion Cyfansoddiad Cemegol
Rhaid rheoli cyfansoddiad cemegol platiau aloi titaniwm yn llym i sicrhau priodweddau mecanyddol cyson a gwrthiant cyrydiad. Ar gyfer Ti-6Al-4V (Gradd 5), mae cynnwys alwminiwm yn amrywio o 5.50 i 6.75 y cant, tra bod fanadiwm yn amrywio o 3.50 i 4.50 y cant. Mae haearn wedi'i gyfyngu i uchafswm o 0.30 y cant, ocsigen i 0.20 y cant, carbon i 0.08 y cant, nitrogen i 0.05 y cant, a hydrogen i 0.015 y cant. Ni ddylai cyfanswm yr holl elfennau gweddilliol fod yn fwy na 0.40 y cant.
Ar gyfer y radd ELI, mae alwminiwm wedi'i gyfyngu i 5.50 i 6.50 y cant, haearn i uchafswm o 0.25 y cant, ocsigen i 0.13 y cant, a hydrogen i 0.0125 y cant. Mae'r lefelau interstitial is hyn yn gwella gwydnwch a hydwythedd toriadau yn sylweddol, a dyna pam mae'r radd hon yn orfodol ar gyfer mewnblaniadau llawfeddygol a chydrannau strwythurol awyrofod hanfodol. Mae Ti-5Al-2.5Sn (Gradd 6) yn caniatáu alwminiwm rhwng 4.00 a 6.00 y cant, tun rhwng 2.00 a 3.00 y cant, gyda haearn hyd at 0.50 y cant a hydrogen hyd at 0.020 y cant. Mae'r terfyn ocsigen yn cyfateb i'r safon Ti-6Al-4V ar 0.20 y cant.
3. Gofynion Eiddo Mecanyddol
Ar dymheredd ystafell yn y cyfeiriad hydredol, rhaid i blât Ti-6Al-4V gyflawni cryfder tynnol eithaf lleiaf o 895 MPa, cryfder cynnyrch lleiaf ar wrthbwyso 0.2 y cant o 828 MPa, elongation lleiaf o 10 y cant, ac isafswm gostyngiad arwynebedd o 25 y cant. Mae'r amrywiad ELI yn cynnal yr un gofynion ymestyn a lleihau ond gyda lefelau cryfder ychydig yn llai: 860 cryfder tynnol eithaf MPa ac isafswm cryfder cnwd o 795 MPa. Mae Ti-5Al-2.5Sn angen cryfder tynnol lleiaf 827 MPa, cryfder cynnyrch lleiaf 759 MPa, a metrigau hydwythedd cyfatebol.
Ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel, rhaid i blât Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo ddangos cryfder tynnol lleiaf o 620 MPa ar 315 gradd Celsius, gyda gwrthiant ymgripiad wedi'i wirio ar 425 gradd Celsius. Mae caledwch torri asgwrn yn baramedr hanfodol ar gyfer dyluniad sy'n goddef difrod. Rhaid i blât Ti-6Al-4V ELI gyflawni caledwch torasgwrn straen awyren K_IC o leiaf 75 MPa gwreiddyn sgwâr o fetr, tra bod Ti-5Al-2.5Sn angen gwreiddyn sgwâr 55 MPa o leiaf metr. Y gofynion ynni effaith Charpy V-rhynt yw 20 joule a 16 joule yn y drefn honno.
4. Goddefiannau Dimensiynol a Gorffen Arwyneb
Mae goddefgarwch trwch yn amrywio yn ôl trwch plât. Ar gyfer platiau hyd at 6.35 milimetr, goddefgarwch safonol yw plws neu minws 0.13 milimetr, gyda goddefgarwch manwl tynhau i plws neu minws 0.08 milimetr. Rhwng 6.35 a 25.4 milimetrau, mae goddefgarwch safonol yn dod yn plws neu'n minws 0.25 milimetr, gyda thrachywiredd yn plws neu'n minws 0.13 milimetr. Ar gyfer platiau sy'n fwy na 25.4 milimetr hyd at 50.8 milimetr, goddefgarwch safonol yw plws neu finws 0.38 milimetr a goddefgarwch manwl yn plws neu minws 0.25 milimetr.
Mae goddefgarwch lled yn ogystal â 6.35 milimetr heb unrhyw minws o dan amodau safonol, wedi'i dynhau i ynghyd â 3.18 milimetr ar gyfer manwl gywirdeb. Mae goddefgarwch hyd yn ogystal â safon 25 milimetr, ynghyd â thrachywiredd 13 milimetr. Ni ddylai gwastadrwydd fod yn fwy na 3.2 milimetr y metr o dan ofynion safonol, neu 1.6 milimetr y metr ar gyfer plât manwl gywir. Mae camber ymyl wedi'i gyfyngu i 3.2 milimetr fesul safon 3 metr, a 1.6 milimetr fesul 3 metr o drachywiredd.
Mae gofynion gorffeniad wyneb yn dibynnu ar y dull prosesu. Rhaid i blatiau poeth wedi'u rholio gael garwedd arwyneb Ra nad yw'n fwy na 6.3 micromedr. Mae platiau oer neu wedi'u piclo'n gemegol yn gofyn am Ra heb fod yn fwy na 3.2 micromedr. Mae platiau daear trachywiredd yn mynnu nad yw Ra yn fwy na 1.6 micromedr.
5. Gofynion metelegol
Rhaid i ficrostrwythur plât aloi titaniwm alffa-beta yn y felin-gyflwr anelio gynnwys cyfnod alffa cynradd hafaledig wedi'i ddosbarthu o fewn matrics beta wedi'i drawsnewid. Ni chaniateir cyfnod alffa ffin grawn parhaus gan ei fod yn diraddio hydwythedd a gwrthsefyll blinder. Rhaid i faint grawn fod yn ASTM 5 neu'n finach, gyda chynhyrchiad nodweddiadol yn cyrraedd ASTM 6 i 8. Rhaid cael gwared yn llwyr ar yr achos alffa, sef yr haen wyneb gyfoethogi ocsigen caled a ffurfiwyd yn ystod prosesu tymheredd uchel. Mae dilysu yn gofyn am broffilio caledwch micro yn dangos dim pigyn caledwch ar yr wyneb, neu archwiliad metallograffig yn cadarnhau nad oes unrhyw olion haen alffa.
Mae brychau beta, sy'n ranbarthau lleol o gyfoethogi sefydlogwyr beta, wedi'u gwahardd mewn cymwysiadau awyrofod hanfodol. Cânt eu canfod trwy archwiliad macro-yn defnyddio adweithyddion priodol. Mae cynnwys cynhwysiant yn cael ei raddio yn ôl Dull A ASTM E45, gyda'r lefelau uchaf a ganiateir o A2, B2, C2, a D2 ar gyfer cynhwysiadau tenau, trwm, silicad, a globular ocsid yn y drefn honno.
6. Gofynion Profi nad ydynt yn Ddinistriol
Mae profion uwchsonig yn orfodol ar gyfer pob plât 6.35 milimetr ac yn fwy trwchus, wedi'i gynnal yn unol â meini prawf Dosbarth A AMS-STD{5}}2154 Dosbarth A. Nid yw unrhyw arwydd sy'n fwy na'r hyn sy'n cyfateb i dwll gwaelod gwastad 3.2-milimetr yn dderbyniol. Mae profion treiddiad llifyn yn berthnasol i bob arwyneb gorffenedig fesul ASTM E1417, heb unrhyw arwyddion llinol sy'n fwy na 3.2 milimetr o hyd. Mae profion radiograffeg wedi'u cadw ar gyfer ardaloedd weldio neu atgyweirio fesul ASTM E1742. Gall profion cyfredol Eddy gymryd lle profion ultrasonic ar blatiau tenau o dan 6.35 milimetr, gan ddilyn gweithdrefnau ASTM E426 gyda sensitifrwydd a sefydlwyd trwy gytundeb rhwng y prynwr a'r cyflenwr.
7. Amodau Triniaeth Wres
Mae plât wedi'i anelio felin yn cael ei brosesu ar 704 i 760 gradd Celsius ac yna oeri aer. Mae'r amod hwn yn darparu eiddo cytbwys ar gyfer cymwysiadau cyffredinol. Mae anelio deublyg yn cynnwys trin hydoddiant ar 954 gradd Celsius gyda diffodd dŵr, ac yna oeri aer 538 gradd Celsius, gan wella gwydnwch torri asgwrn ar gyfer difrod-dyluniadau goddefgar. Mae plât ateb wedi'i drin a'i heneiddio yn cyflawni'r cryfder mwyaf trwy driniaeth ar 927 gradd Celsius gyda diffodd dŵr, yna'n heneiddio ar 538 gradd Celsius am 4 i 8 awr. Mae anelio beta ar 1010 gradd Celsius gydag oeri aer, ac yna sefydlogi ar 760 gradd Celsius, yn cynhyrchu microstrwythur beta wedi'i drawsnewid sydd wedi'i optimeiddio ar gyfer ymwrthedd ymgripiad mewn cymwysiadau injan awyrofod. Mae rhyddhad straen ar 538 i 649 gradd Celsius yn dilyn gweithrediadau peiriannu neu ffurfio.
Rhaid i bob triniaeth wres ddigwydd mewn gwactod ar 10 i'r minws 3 milibar neu well, neu mewn awyrgylch argon purdeb uchel. Rhaid tynnu unrhyw achos alffa a ffurfiwyd yn ystod triniaeth wres yn gyfan gwbl cyn yr arolygiad terfynol.
8. Safonau Cyfeiriedig
Y fanyleb sylfaenol ar gyfer plât aloi titaniwm yw ASTM B265, sy'n cwmpasu stribedi aloi titaniwm a thitaniwm, dalen a phlât. Mae'r safon hon yn diffinio terfynau cyfansoddiad cemegol, gofynion eiddo mecanyddol, goddefiannau dimensiwn, a darpariaethau ansawdd cyffredinol. Mae ASTM B348 ar gyfer bariau a biledau yn darparu tystlythyrau profi mecanyddol atodol.
Ar gyfer methodoleg profi mecanyddol, mae ASTM E8 ac E8M yn rheoli profion tensiwn ar ddeunyddiau metelaidd. Mae dilysu caledwch yn dilyn ASTM E18 ar gyfer caledwch Rockwell neu ASTM E10 ar gyfer caledwch Brinell. Mae asesiad cynnwys cynhwysiant yn defnyddio ASTM E45, wedi'i addasu ar gyfer aloion titaniwm. Mae mesur maint grawn yn dilyn ASTM E112. Mae proffilio micro-caledwch fesul ASTM E384 yn canfod cas alffa gweddilliol. Mae paratoi sampl metallograffig ac ysgythru yn dilyn ASTM E3 ac ASTM E407 yn y drefn honno.
Mae safonau profi annistrywiol yn cynnwys ASTM E1417 ar gyfer profi treiddiad hylif, ASTM E1742 ar gyfer archwiliad radiograffeg, ac ASTM E426 ar gyfer profi cerrynt electromagnetig o gynhyrchion tenau. Ceir canllawiau paratoi a diraddio arwynebau yn ASTM B600.
Mae Manylebau Deunydd Awyrofod yn darparu gofynion llymach ar gyfer cymwysiadau hedfan hanfodol. Mae AMS 4907 yn cynnwys plât Ti-6Al{-4V yn y cyflwr anelio. Mae AMS 4911 yn mynd i'r afael â thoddiant wedi'i drin a phlât Ti-6Al-4V oed. Mae AMS 4930 yn pennu plât Ti-6Al-4V interstitial isel ychwanegol. Mae AMS 4940 yn berthnasol i blât Ti-5Al-2.5Sn. Mae AMS 4943 yn cwmpasu plât aloi beta Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn. Mae AMS 4945 yn mynd i'r afael â phlât aloi ger-alffa Ti-8Al-1Mo-1V. Diffinnir meini prawf derbyn arolygiad uwchsonig yn AMS-STD-2154.
Mae manylebau milwrol etifeddiaeth yn cynnwys MIL-T-9046 ar gyfer dalen titaniwm, stribed a phlât, a MIL-T-9047 ar gyfer bariau a gofaniadau. Mae profion amgylcheddol yn dilyn MIL-STD-810.
Mae safonau rhyngwladol yn cynnwys ISO 5832-3 ar gyfer mewnblaniadau llawfeddygol aloi Ti-6Al-4V gyr, ac ISO 5832-10 ar gyfer mewnblaniadau aloi Ti-5Al-2.5Fe. Mae Safonau Prydeinig BS 2TA 2 a BS 2TA 11 yn cwmpasu dalen a phlât Ti-6Al-4V. Mae Almaeneg DIN 17850 yn darparu manylebau technegol ar gyfer aloion titaniwm gyr. Mae JIS H4600 o Japan yn mynd i'r afael â thaflenni, platiau a stribedi. Mae safon genedlaethol Tsieineaidd GB/T 3621 a safon filwrol GJB 2505A yn berthnasol i blât aloi titaniwm gradd hedfan.
9. Rhaglen-Gofynion Penodol
Mae cymwysiadau strwythurol awyrofod yn galw am ddata blinder beiciau uchel, dadansoddiad goddefgarwch difrod, a chydymffurfiaeth NDT Lefel A fesul AMS 4907, AMS 4911, ac AMS-STD-2154. Mae cydrannau injan awyrofod yn gofyn am briodweddau tynnol tymheredd uchel, dilysu gwrthiant ymgripiad, a phrofion sefydlogrwydd thermol fesul AMS 4945 ac ASTM E139.
Mae cymwysiadau mewnblaniadau meddygol yn gorfodi profion biocompatibility gan gynnwys profion sytowenwyndra a sensiteiddio, gyda deunydd gradd ELI yn orfodol fesul ISO 5832-3, ASTM F136, ac ASTM F1472. Mae offer prosesu cemegol yn gofyn am ddilysu ymwrthedd cyrydiad mewn cyfryngau proses penodol a weldadwyedd dangosadwy fesul ASTM B265, ASTM G28, a NACE MR0175 neu ISO 15156. Rhaid i strwythurau morol ac alltraeth wrthsefyll cyrydiad dŵr môr a dangos cydnawsedd â systemau amddiffyn cathodig fesul ASTM B265 a DNV-OS-B401. Mae cymwysiadau niwclear yn rheoli trawstoriad amsugno niwtronau, sefydlogrwydd ymbelydredd, a chynnwys elfennau hybrin fesul Boeler ASME a Chod Llestr Pwysedd Adran II Rhan D.
10. Ardystio a Dogfennaeth
Rhaid i bob lot cynhyrchu ddod gyda Thystysgrif Prawf Melin sy'n dogfennu canlyniadau dadansoddi cemegol, canlyniadau profion eiddo mecanyddol, olrhain rhif gwres, a dimensiynau mesuredig gwirioneddol. Mae'r dystysgrif hon yn orfodol fesul ASTM B265. Mae tystysgrifau profi nad ydynt yn ddinistriol yn adrodd am ganlyniadau ultrasonic, treiddgar neu radiograffeg gyda chofnodion cymwysterau gweithredwr. Mae adroddiadau metelegol yn cynnwys ffotomicrograffau microstrwythur, maint grawn wedi'i fesur, a graddfeydd cynhwysiant ar gyfer cymwysiadau hanfodol. Mae tystysgrifau triniaeth wres yn dogfennu paramedrau cylchred, math o awyrgylch, a chofnodion graddnodi thermocwl. Mae adroddiadau olrhain llawn yn sefydlu tarddiad deunydd, arferion toddi, a hanes prosesu cyflawn, sy'n hanfodol ar gyfer cydymffurfiaeth reoleiddiol dyfeisiau awyrofod a meddygol.
