طبقه بندی آلیاژ تیتانیوم و مقایسه گریدهای معمولی تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم

در چین، طرح نامگذاری مواد آلیاژ تیتانیوم معمولاً به سه دسته تقسیم می شود:

· آلیاژهای تیتانیوم نوع (شامل آلیاژ تقریباً نوع) با TA مشخص می شوند.

· آلیاژهای تیتانیوم نوع (شامل آلیاژ تقریباً نوع) با TB مشخص می شوند.

· + -نوع آلیاژهای تیتانیوم با TC مشخص شده است

①عناصری که فاز را تثبیت می کنند و دمای انتقال فاز را افزایش می دهند، عناصر پایدار مانند آلومینیوم، کربن، اکسیژن و نیتروژن هستند. آلومینیوم عنصر اصلی آلیاژی آلیاژهای تیتانیوم است که تاثیر محسوسی در بهبود استحکام آلیاژ تیتانیوم در دمای اتاق و دمای بالا، کاهش وزن مخصوص و افزایش مدول الاستیک دارد.

②عناصری که فاز را تثبیت می‌کنند و دمای انتقال فاز را کاهش می‌دهند، به عنوان عناصر پایدار طبقه‌بندی می‌شوند که می‌توان آن‌ها را به نوع هم‌مورف و نوع یوتکتوئید تقسیم کرد. انواع ایزومورف حاوی مولیبدن، نیوبیم، وانادیم و غیره هستند، در حالی که انواع یوتکتوئید حاوی عناصری مانند کروم، منگنز، مس، آهن، سیلیکون و غیره هستند.

③عناصری که تأثیر کمی بر دمای انتقال فاز دارند، به عنوان عناصر آلیاژی خنثی، مانند زیرکونیوم و قلع طبقه بندی می شوند.

گریدهای معمول آلیاژ تیتانیوم با کدهای UNS به شرح زیر مقایسه می شوند

شماره UNS	نامگذاری آمریکایی (درجه)	نام گذاری های چینی
UNS R50250	Gr1	TA1
UNS R50400	Gr2	TA2
UNS R56400	Gr5	TC4
UNS R52400	Gr7	TA9
UNS R53400	Gr2	TA10

اکسیژن، نیتروژن، کربن و هیدروژن ناخالصی های اصلی آلیاژهای تیتانیوم هستند. اکسیژن و نیتروژن در فاز حلالیت بالایی دارند که می تواند آلیاژ تیتانیوم را به میزان قابل توجهی تقویت کند، اما انعطاف پذیری را کاهش می دهد. محتوای اکسیژن و نیتروژن در تیتانیوم معمولاً به ترتیب کمتر از {{0}}.15 ~ 0.2% و 0.04 ~ 0.05% است.

حلالیت هیدروژن در فاز بسیار کم است و هیدروژن بیش از حد محلول در آلیاژهای تیتانیوم هیدرید تولید می کند و آلیاژ را شکننده می کند. معمولاً محتوای هیدروژن در آلیاژهای تیتانیوم کمتر از 0.015% کنترل می‌شود. انحلال هیدروژن در تیتانیوم برگشت پذیر است و می توان آن را با آنیل خلاء حذف کرد.

استاندارد آمریکایی درجه 1 تا 38 در مقایسه با کد UNS

UNS	مقطع تحصیلی	ترکیب آلیاژ اصلی (توجه: تیتانیوم)
UNS R50250	Gr1	تیتانیوم خالص
UNS R50400	Gr2
UNS R50550	Gr3	تیتانیوم خالص
UNS R50700	Gr4
UNS R56400	Gr5	تیتانیوم خالص
UNS R54520	Gr6
UNS R52400	Gr7	تیتانیوم خالص
UNS R56320	Gr9
UNS R52250	Gr11	6% Al + 4% v
UNS R53400	Gr12
UNS R53413	Gr13	5% Al + 2.5% Sn
UNS R53414	Gr14
UNS R53415	Gr15	{{0}}.12 ~ 0.25٪ پالادیوم
UNS R52402	Gr16
UNS R52252	Gr17	3% Al + 2.5% v
UNS R56322	Gr18
UNS R58640	Gr19	{{0}}.12 ~ 0.25٪ پالادیوم
UNS R58645	G20
UNS R58210	Gr21	0.3% Mo + 0.8% Ni
UNS R56407	Gr23
UNS R56405	Gr24	0.5% Ni + 0.05% Ru
UNS R56403	Gr25
UNS R52404	Gr26	0.5% Ni + 0.05% Ru
UNS R52254	Gr27
UNS R56323	Gr28	0.5% Ni + 0.05% Ru
UNS R56404	Gr29
UNS R53530	Gr30	{{0}}.04 ~ 0.08٪ پالادیوم
UNS R53532	Gr31
UNS R55111	Gr32	{{0}}.04 ~ 0.08٪ پالادیوم
UNS R53442	Gr33
UNS R53445	Gr34	3% Al + 2.5% در مقابل + 0.04 ~ 0.08% PD
UNS R56340	Gr35
UNS R58450	Gr36	3% Al + 8% v + 6% Cr + 4% Zr + 4% Mo
UNS R52815	Gr37
UNS R54250	Gr38	3% Al + 8% v + 6% Cr + 4% Zr + 4% Mo + 0.04 ~ 0.08 PD

متداول ترین ترکیب آلیاژ تیتانیوم مورد استفاده Ti-6Al-4V است که طبق استاندارد آمریکا درجه 5 و با نام چینی TC4 است. در سال 1994 استاندارد ملی GB/T3620.1-2007 به روز شد و 2 درجه تیتانیوم حذف شد و 54 درجه جدید اضافه شد. تعداد کل جدید گریدهای تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم 76 عدد است.

پس از توسعه مواد در سه "برنامه پنج ساله" گذشته، نسل جدیدی از مواد آلیاژ تیتانیوم ستون فقرات هواپیما با ویژگی های توسعه یافته چینی شروع به شکل گیری کرده است. استحکام متوسط و آلیاژ تیتانیوم با تحمل آسیب بالا TC4-DT که به طور مستقل در چین تولید شده است، همان ترکیب اسمی TC4 را دارد، اما محتوای اکسیژن کاهش می‌یابد و چقرمگی شکست بهبود می‌یابد.

مواد جدیدی مانند Ti45NB (مواد سیم)، TA18 (مواد لوله)، TB8 (مواد ورق، مواد سیم، آهنگری) و TC21 (فرجینگ) نیز به خوبی استفاده شده اند. با ترکیب TC1/TC2 (صفحه GR1 / GR2)، TC4(GR5) (فرج، صفحات، سیم) و آلیاژ تیتانیوم ریخته گری ZTC4، مجموعه کاملی از مواد با استحکام کم و انعطاف پذیری بالا، استحکام متوسط و انعطاف پذیری بالا. ، استحکام بالا و پلاستیسیته بالا، آلیاژ تیتانیوم با استحکام فوق العاده بالا و آلیاژ تیتانیوم ریخته گری تشکیل شده است.