2등급 티타늄의 산소 함량
2등급 티타늄(상업적으로 순수 티타늄, UNS R50400)은 다음과 같은 국제 표준에 따라 엄격한 산소 함량 제한으로 정의됩니다.ASTM B348(티타늄 및 티타늄 합금 바용) 및ASTM B265(티타늄 및 티타늄 합금 시트/플레이트용)
2등급 티타늄의 최대 산소 함량은 다음과 같습니다.0.25중량%.
이 제한은 순도 등급이 낮은-등급(예: 1등급의 최대 산소 함량이 0.18%) 및 강도 등급이 높은-강도 등급(예: 3등급의 최대 산소 함량이 0.35%)과의 주요 차이점입니다. 산소는 기계적 특성과 가공성의 균형을 맞추기 위해 격자간 합금 원소로 의도적으로 제어됩니다.
산소는 다음과 같은 역할을 합니다.삽입 요소 강화상업적으로 순수한 티타늄으로 구성되어 있지만 그 함량은-강도와 인성에 있어 균형 효과를 갖습니다.
강도에 미치는 영향
표준 한계(0.25wt% 이하) 내에서 산소 함량이 증가하면 2등급 티타늄의 강도가 크게 증가합니다. 이는 산소 원자가 티타늄의 HCP(Hexagonal Closed Packed) 결정 구조에서 격자간 자리를 차지하여 격자 왜곡을 일으키고 전위의 이동을 방해하기 때문입니다. 그 결과, 둘 다인장강도그리고항복강도산소 함량에 비례하여 증가합니다. 예를 들어, 산소 함량이 상한(0.25%)인 Grade 2의 항복 강도는 일반적으로 ~275MPa인 반면, 산소 함량이 낮은(예: 0.15%) Grade 2 샘플의 항복 강도는 ~240MPa일 수 있습니다.
인성에 미치는 영향
산소 함량의 증가는 2등급 티타늄의 인성과 연성의 감소를 동반합니다. 과도한 산소(0.25% 한계에 근접하거나 초과)는 뒤틀린 격자 구조로 인해 재료가 파손되기 전에 소성 변형되기 어렵게 만들기 때문에 재료의 취성을 증가시킵니다. 이는 감소로 나타납니다.휴식 시 신장그리고면적 감소. 예를 들어, 0.25% 산소를 함유한 2등급은 ~20~25%의 신장률을 갖는 반면, 더 낮은-산소 변형은 ~28~30%의 신장률을 가질 수 있습니다. 표준 한계를 초과하면 산소는 취성을 유발하여 충격과 피로에 대한 재료의 저항력을 심각하게 손상시킬 수도 있습니다.
2등급 티타늄의 기계적 특성은 온도-에 따라 달라지며 성능은 극저온, 주변 온도 및 고온 범위에 따라 크게 달라집니다. 다음은 일반 온도에서 2등급 티타늄의 일반적인 기계적 특성 데이터(ASTM 표준에 따름)입니다.
온도-관련 성능에 대한 주요 참고 사항:
극저온(-270도 ~ -196도): 2등급 티타늄은 탁월한 극저온 성능을 발휘합니다.-주위 온도에 비해 강도가 크게 증가하는 동시에 연성은 합리적인 수준으로 유지됩니다. 따라서 액체 가스 저장 탱크와 같은 저온-응용 분야에 적합합니다.
주변 온도(25도): 강도와 연성이 균형 있게 조화된 소재로 화학처리, 해양공학, 의료기기 분야에 폭넓게 사용되는 기반이 됩니다.
높은 온도(100도 ~ 400도): 온도가 상승함에 따라 강도는 점차 감소하나, 연성은 약간 증가합니다. 2등급 티타늄은 최대 315도까지의 온도에서 지속적으로 사용할 수 있습니다. 400도 이상에서는 산화 저항성과 기계적 안정성이 급격하게 저하되어 고온 환경에서 -장기 사용이 제한됩니다.-
