1. ASTM B348 GR9는 인기있는 티타늄 합금입니다. 그 속성 프로파일, 특히 강도 - 대 - 중량비 및 부식 저항은 어떻게 특정 산업 응용 분야에서 순수한 티타늄 (GR2)과보다 일반적인 TI-6AL-4V (GR5)보다 우수한 선택이됩니까?
TI-3AL-2.5V로도 알려진 ASTM B348 GR9는 상업적으로 순수한 티타늄 (GR2와 같은 CP TI)과 워크 호스 합금 TI-6AL-4V (GR5) 사이에 전략적으로 위치됩니다. 그 속성은 독특한 장점을 제공하는 맞춤형 타협입니다.
vs. 순수한 티타늄 (예 : Gr2) : Gr9는 Gr2보다 상당히 강합니다. GR2는 탁월한 연성 및 부식성을 가지지 만, 기계적 강도는 높은 온도 (300도 F / 150도 이상)에서 떨어집니다. 알루미늄 및 바나듐 함량을 갖춘 GR9는 이러한 온도에서 강도를 훨씬 더 잘 유지합니다. 이로 인해 항공기 유압 튜브 및 광 - weight 자전거 프레임과 같은 응용 분야에서 GR9는 압력과 기계적 응력이 순수한 티타늄의 기능을 초과하는 중량 자전거 프레임이지만 GR5의 전체 강도 (및 비용)는 필요하지 않습니다.
vs. TI-6AL-4V (GR5) : GR5는 가장 강력한 티타늄 합금 중 하나이지만, 두 가지 잠재적 인 단점이있다 : 낮은 냉 작업 성과 탄성 계수가 높다. GR9는 탁월한 냉간 형성성을 제공하므로 과도한 열처리가 필요하지 않고 튜브 및 피팅과 같은 복잡한 형태로 구부리기, 롤 및 모양이 쉽습니다. 또한, 탄성 계수는 순수한 티타늄의 계수에 더 가깝습니다. 이는 특정 의료 가이드 와이어 또는 스포츠 장비와 같은 일부 유연성을 요구하는 응용 분야에 유리할 수 있습니다. 결정적으로, 많은 화학적 처리 환경에서 GR9의 부식 저항은 Gr2 및 Gr5의 부식성과 매우 유사하므로 강력하면서도 더 제작 가능한 옵션이됩니다.
요약하면 Gr2보다 강도가 더 필요한 경우 Gr9를 선택하고 Gr5보다 더 나은 제조 성 및 경량 패키지에서 우수한 내식성을 유지하면서 Gr9를 선택하십시오.
2. GR9 티타늄 막대에서 구성 요소의 제조에는 종종 용접이 포함됩니다. 최종 구성 요소의 무결성을 유지하기 위해이 합금을 용접하기위한 중요한 고려 사항과 모범 사례는 무엇입니까?
용접 TI-3AL-2.5V (GR9)는 일반적으로 용접 Gr5보다 간단하지만 용접 순수 티타늄보다 더 많은주의가 필요합니다. 주요 과제는 대기 오염을 방지하는 것입니다.
차폐 가스 무결성 : 용융 상태의 티타늄은 공기 중 산소, 질소 및 수소와 반응성이 높습니다. 이 오염은 손상, 연성 상실 및 부식 저항을 유발합니다. 따라서 용접은 완벽한 불활성 아르곤 (또는 아르곤 - 헬륨) 방패로 수행되어야합니다. 이것은 단지 용접 풀을 덮는 것이 아닙니다. 냉각 비드를 보호하기 위해 후행 방패와 종종 용접 조인트 (튜브 또는 파이프 내부)의 완전한 퍼지가 필요합니다.
청결 : 기름, 그리스, 지문 또는 먼지와 같은 오염 물질은 탄소, 수소 및 기타 요소를 용접에 소개하여 결함을 초래할 수 있습니다. 전용 스테인리스 스틸 브러쉬와 비 - 염소화 용매 (예 : 아세톤)로 바 스톡 및 필러 와이어의 세심한 청소는 필수입니다.
충전제 금속 선택 : 일부 응용 분야에서는자가 용접 (필러가없는)이 가능하지만, 용접 금속 특성이베이스 메탈과 밀접하게 일치하도록하는 일치 필러 금속 (ERTI-3AL-2.5V)을 사용하는 것이 일반적입니다. 용접 Gr9 자체 또는 다른 합금에 대한 용접의 경우, 부서지기 금속 상기 상기 위상을 생성하지 않으려면 신중한 충전제 금속 선택이 중요합니다.
Post - 용접 열 처리 (PWHT) : Gr9는 종종 어닐링 된 상태에서 사용됩니다. 용접은 용접 구역에서 주조 미세 구조와 위상 변환을 겪을 수있는 열 - 영향 영역 (HAZ)을 생성 할 수 있습니다. 중요한 응용 분야의 경우 스트레스 - 릴리프 어닐링 또는 완전 어닐링이 - 용접 이후에 연성을 회복하고 잔류 응력을 줄여 스트레스 부식 균열을 유발할 수 있습니다.
ASME BPVC 섹션 IX 또는 AWS D1.9와 같은 표준에 대한 자격을 갖춘 절차는 코드 - 항공 우주 및 압력 용기 산업에서 바운드 작업에 필수적입니다.
3. 의료 임플란트 산업에서는 재료가 생체 적합해야합니다. ASTM B348 GR9는 이식 가능한 장치에 필요한 요구 사항을 충족 하며이 분야의 일반적인 응용 프로그램은 무엇입니까?
예, 티타늄 합금 GR9 (TI-3AL-2.5V)는 생체 적합성으로 간주되며 이식 가능한 의료 기기에 사용하도록 승인되었습니다. 그것의 수용은 인체 환경 (식염수 용액)의 탁월한 부식 저항성을 기반으로하며, 이는 금속 이온의 방출과 뼈와 직접 결합하는 타고난 능력을 방지합니다.
그러나, 그것의 사용은 순수한 티타늄 (GR2) 또는 TI-6AL-4V ELI (GR23)의 사용보다 더 전문적이다. GR2는 종종 매우 높은 강도가 주요 관심사가 아닌 치과 임플란트 및 두개골 판에 사용됩니다. GR5 ELI는 우수한 피로 강도로 인해 주요 조인트 교체 (엉덩이, 무릎) 및 척추 융합 케이지의 표준입니다.
Gr9는 다음과 같은 조합이 필요한 의료 응용 분야에서 틈새 시장을 찾습니다.
높은 강도 : Gr2보다 강합니다.
우수한 피로 저항 : 반복적 인 동적 하중을 견딜 수 있습니다.
우수한 차가운 작업 성 : 길고 얇은 전선 또는 작고 복잡한 모양으로 끌어들 수 있습니다.
의료 분야에서 GR9에 대한 가장 일반적인 적용은 외상 수술 장치, 특히 골수 내 손톱 (긴 뼈의 골수 공동에 삽입 된 막대) 및 뼈 판과 같은 뼈 고정 시스템에 있습니다. 이 장치는 치유 중에 골절을 안정화시키기위한 강도가 필요합니다. GR9는 또한 강도와 유연성의 유리한 조합으로 인해 최소 침습 수술 및 다양한 정형 외과 케이블을위한 가이드 와이어에 사용됩니다.
4. 조달 또는 품질 엔지니어의 경우 ASTM B348 GR9 Titanium Bar를 주문할 때 명시한 주요 테스트 및 인증은 중요한 항공 우주 구성 요소에 필요한 기계적 및 화학적 특성을 충족시킬 수있는 주요 테스트 및 인증은 무엇입니까?
"ASTM B348을 만나는 MTR (Mill Test Report)에만 의존하면 중요한 응용 프로그램에는 충분하지 않습니다. 강력한 조달 사양은 다음을 명시 적으로 호출해야합니다.
화학적 조성 인증 : MTR은 열 화학이 연성과 인성에 크게 영향을 미치는 간질 요소 (O, N, C, H)를 포함하여 GR9 (TI-3AL-2.5V)의 한계를 충족시켜야합니다. 사양은 종종 ASTM 표준이 허용하는 것보다 더 강한 제한을 요구합니다.
기계적 특성 인증 : MTR은 동일한 열과 상태 (예 : 어닐링)에서 가져온 샘플에서 인장 강도, 항복 강도 및 신장에 대한 실제 테스트 결과를보고해야합니다. 이들은 ASTM 최소값을 충족하거나 초과해야합니다.
추가 테스트 :
초음파 테스트 (UT) : 항공 우주 막대의 필수. ASTM B348은 똑바로 - 빔 초음파 검사에 대한 수용 기준을 지정하여 공극, 포함 또는 균열과 같은 내부 불연속을 감지합니다. 구매 주문은 테스트 방법 및 수락 표준을 지정해야합니다 (예 : ASTM E2375).
곡물 크기 : 미세한 균일 한 입자 크기는 종종 최적의 피로 성능에 중요합니다. 곡물 크기가 필요한 숫자 (예 : ASTM 5 또는 더 미세)를 충족하도록 ASTM E112를 지정할 수 있습니다.
MACROETCH 테스트 : ASTM E381에 따라이 테스트는 에칭 크로스 - 섹션의 흐름 라인, 분리 및 기타 내부 결함을 보여줍니다.
추적 성 : 재료는 원래 용융 열 수에 완전히 추적 할 수 있어야합니다. 이를 통해 제재소에서 완성 된 부분으로의 자료의 기록을 추적 할 수 있습니다.이 부분은 항공 우주 및 의료 품질 시스템 (AS9100 또는 ISO 13485)에서 비 - 협상 가능한 요구 사항입니다.
5. 항공 우주 및 의료 외에도 GR9 티타늄 바는 해양 및 화학 처리 응용을 요구하는 데 사용됩니다. 어떤 특정 부식 메커니즘에 저항력이 있으며, 어디에서 사용이 제한 될 수 있습니까?
GR9 Titanium의 부식 저항은 전설적이며, 안정적이고 부착적이며 즉시 산화 표면 층 (TIO2)에서 유래 한 것입니다. 이것은 다음에 매우 저항력이 있습니다.
일반 (균일 한) 부식 : 해수, 염화물, 젖 염소 및 질산 및 크롬산과 같은 산화 산을 포함한 광범위한 환경에 대한 탁월한 내성을 나타냅니다. 염화물 - 풍부한 환경에서 스테인레스 스틸을 괴롭히는 것은 피팅 및 틈새 부식에 사실상 면역력이 있습니다.
침식 - 부식 : 표면 경도와 화학적 불활성의 조합은 빠른 - 흐름, 연마 유체의 손상 효과에 매우 저항력이있어 프로펠러 샤프트, 임펠러 및 해수의 열 교환기 튜브에 이상적입니다.
그러나 그 사용은 특정 특정 부식성 환경에서 한계가 있습니다.
환원 산 : 티타늄은 억제제 또는 산화제의 존재없이 환원 산 (예 : 황산, 염산)에 내성이 없습니다. 이 산화물의 비 - 농지 농축 용액에서, 보호 산화 층은 분해되어 빠른 부식을 초래할 수있다.
건조 염소 : 젖은 염소 (산화물을 형성하는 곳)에서 우수하지만 건조 염소 가스는 티타늄과 격렬하게 반응하여 점화 및 치명적인 부전을 유발할 수 있습니다. 수분 함량은 중요한 요소입니다.
갈바닉 부식 : 티타늄은 거의 모든 다른 공통 금속에 대한 음극 (귀족)이지만, 위험은 티타늄 자체가 아니라 (예 : 알루미늄, 강철)과 관련된 양극 금속에 위험이 있습니다. GR9가 해수와 같은 전해질에서 덜 고귀한 금속과 결합된다면, 다른 금속의 부식을 극적으로 가속화합니다. 적절한 격리가 필요합니다.
따라서 Gr9는 - 해수, 소금물 및 산화 화학 서비스를위한 완벽한 재료에 가까운 반면, 강한 감소 산 또는 무수 상태와 관련된 환경에 적용을 신중하게 평가해야합니다.
