Masa Lalu, Sekarang dan Masa Depan Titanium dan Paduan Titanium
1. Sumber logam titanium
Logam titanium pertama kali ditemukan oleh seorang ahli mineralogi amatir bernama Gregor di Inggris pada tahun 1791. Pada tahun 1795, ahli kimia Jerman Klaprus menamai zat logam yang tidak diketahui ini dengan nama dewa Yunani Titans. Terjemahan Cina-Inggris untuk "titanium". Titanium melimpah di bumi. Terdapat lebih dari 140 mineral titanium yang diketahui, namun aplikasi industri utamanya adalah ilmenit dan rutil. Diantaranya, cadangan ilmenit Tiongkok menyumbang 28% dari cadangan dunia, menempati peringkat pertama di dunia.
Titanium adalah unsur tidak beracun yang diakui di dunia, namun biaya penambangan dan produksinya tinggi dan mahal. Karena serangkaian kualifikasi seperti ketahanan suhu tinggi dan rendah, ketahanan asam kuat dan alkali, kekuatan tinggi, dan kepadatan rendah, bahan ini telah menjadi bahan khusus untuk roket dan satelit NASA yang sama, dan juga telah digunakan dalam proyek super seperti kapal induk Yutu, J-20, dan Shandong di negara saya. Setelah memasuki bidang sipil pada tahun 1980an, ia telah menjadi "Raja Logam Kehormatan" dalam industri perkakas makanan karena sifat antibakteri dan biofilik alaminya.
industri titanium di negara saya dimulai pada tahun 1950an. Pada pertengahan-1960an, negara saya telah membangun pabrik pengolahan titanium spons dan titanium di Zunyi dan Baoji, yang berarti bahwa Tiongkok telah menjadi salah satu kekuatan industri titanium di dunia. Pada abad ke-21, industri titanium di negara saya telah memasuki periode baru percepatan pembangunan, dan kapasitas produksi titaniumnya termasuk yang teratas di dunia.
2. Perbedaan antara titanium murni dan paduan titanium
titanium murni:
Atau disebut titanium murni industri atau titanium murni komersial, dinilai berdasarkan kandungan unsur pengotornya. Ini memiliki kinerja proses stamping dan kinerja pengelasan yang sangat baik, tidak sensitif terhadap perlakuan panas dan jenis struktur, dan memiliki kekuatan tertentu dalam kondisi plastisitas yang memuaskan. Kekuatannya terutama bergantung pada kandungan unsur interstisial oksigen dan nitrogen. Sifat-sifat titanium murni industri 99,5% adalah: kepadatan P=4.5g/cm3, titik leleh 1800 derajat, konduktivitas termal λ=15.24W/(MK), kekuatan tarik σ b{{8} }MPa, perpanjangan: δ=25% , Pengurangan luas ψ=25%, modulus elastis E=1.078×105MPa, kekerasan HB195.
Paduan titanium:
Paduan titanium adalah paduan yang terdiri dari titanium dan elemen lainnya. Ini adalah logam yang relatif muda, dan sejarahnya hanya 60 hingga 70 tahun sejak penemuannya. Bahan paduan titanium memiliki karakteristik ringan, kekuatan tinggi, elastisitas rendah, tahan suhu tinggi dan tahan korosi, dan terutama digunakan pada mesin aero, roket, rudal, dan komponen lainnya. Titanium memiliki dua jenis kristal alotropik; titanium adalah isomer dengan titik leleh 1720 derajat, dan bila lebih rendah dari 882 derajat, ia memiliki struktur kisi kristal heksagonal yang rapat, yang disebut titanium; di atas 882 derajat, itu adalah struktur kisi kubik yang berpusat pada tubuh, yang disebut titanium B, memanfaatkan karakteristik berbeda dari dua struktur titanium di atas, dan menambahkan elemen paduan yang sesuai untuk secara bertahap mengubah suhu transisi fase dan kandungan fase untuk mendapatkan paduan titanium (paduan titanium) dengan struktur berbeda.
Unsur paduan titanium dapat dibagi menjadi tiga kategori menurut pengaruhnya terhadap suhu transisi fasa: ① Unsur yang menstabilkan fasa dan meningkatkan suhu transisi fasa adalah unsur stabil, antara lain aluminium, magnesium, oksigen, dan nitrogen. Diantaranya, aluminium adalah elemen paduan utama paduan titanium, yang memiliki efek nyata pada peningkatan kekuatan paduan pada suhu kamar dan suhu tinggi, mengurangi berat jenis dan meningkatkan modulus elastisitas. ② Unsur yang menstabilkan fasa B dan menurunkan suhu transisi fasa adalah unsur stabil B. Itu juga dapat dibagi menjadi isokristal dan eutektoid. Yang pertama termasuk molibdenum, niobium, vanadium, dll; yang terakhir termasuk kromium, mangan, tembaga, silikon, dll. ③ Unsur yang mempunyai pengaruh kecil terhadap suhu transisi fasa adalah unsur netral, seperti zirkonium dan timah.
TA1 (Standar Amerika Gr1)
Titanium TA1 (Gr1) adalah yang pertama dari empat grade titanium murni komersial. Ini adalah kelas yang paling lembut dan paling mudah ditempa. Ini memiliki sifat mampu bentuk maksimum, ketahanan korosi yang sangat baik dan ketangguhan dampak tinggi. Grade TA1 adalah material pilihan untuk aplikasi apa pun yang memerlukan kemudahan kemampuan bentuk dan umumnya tersedia dalam bentuk lembaran titanium dan pipa titanium.
Kelas TA2 (Standar Amerika Gr2).
Karena ketersediaannya yang beragam dan ketersediaannya yang luas, titanium kelas TA2 dikenal sebagai "pekerja keras" dalam industri titanium murni komersial. Ia memiliki banyak kualitas yang sama dengan titanium kelas TA1, namun sedikit lebih kuat. Keduanya sama-sama tahan terhadap korosi. Nilai ini memiliki kemampuan las, kekuatan, keuletan, dan sifat mampu bentuk yang baik. Hal ini menjadikan batang dan pelat titanium kelas TA2 pilihan pertama untuk banyak aplikasi dalam konstruksi, pembangkit listrik, industri medis, dan banyak lagi.
Kelas TA3 (Standar Amerika Gr3).
Kelas ini setidaknya menggunakan kelas titanium murni komersial, tapi itu tidak membuatnya kurang berharga. Grade TA3 lebih kuat dari grade TA1 dan TA2, dengan keuletan yang serupa dan hanya sedikit sifat mampu bentuk - namun memiliki sifat mekanik yang lebih tinggi dibandingkan pendahulunya. Grade TA3 digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan sedang dan ketahanan terhadap korosi primer, seperti dirgantara, pemrosesan kimia, industri kelautan, dll.
Kelas TA4 (Standar Amerika Gr4).
Kelas TA4 dianggap yang terkuat dari empat titanium murni komersial. Ia juga dikenal karena ketahanannya terhadap korosi yang sangat baik, sifat mampu bentuk dan kemampuan las yang baik. Ini digunakan di beberapa komponen badan pesawat, kapal kriogenik, penukar panas dan aplikasi lain yang memerlukan resolusi tinggi.
Kelas TA9 (Standar Amerika Gr7).
Grade TA9 secara mekanis dan fisik setara dengan Grade TA2, kecuali bahwa elemen interstisial paladium ditambahkan untuk menjadikannya paduan. Grade 7 memiliki kemampuan las dan sifat yang sangat baik serta paling tahan korosi dari semua paduan titanium. Faktanya, ini adalah asam pereduksi yang paling tahan korosi. Grade TA9 digunakan untuk komponen proses kimia dan peralatan produksi. TA9 memiliki ketahanan terhadap korosi yang sangat kuat, terutama dalam mereduksi lingkungan asam.
Nilai TA9-1 (Standar Amerika Gr11).
Kelas TA9-1 sangat mirip dengan Kelas TA1, hanya saja sejumlah kecil paladium ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, menjadikannya paduan. Ketahanan korosi ini dapat digunakan untuk mencegah korosi celah dan mengurangi asam di lingkungan klorida. Sifat berguna lainnya termasuk keuletan optimal, sifat mampu bentuk dingin, kekuatan berguna, ketangguhan benturan, dan kemampuan las yang sangat baik. Paduan ini dapat digunakan dalam aplikasi titanium yang sama seperti Kelas 1, terutama jika diinginkan korosi.
Ti 6Al-4V (standar nasional TC4, standar Amerika Gr5, seperti
Lembaran Titanium Kelas 5, Plat Titanium Kelas 5, Batangan Titanium Kelas 5)
Dikenal sebagai "pekerja keras" paduan titanium adalah Ti 6Al-4V atau titanium kelas 5, yang paling umum digunakan dari semua paduan titanium. Ini menyumbang 50% dari total konsumsi titanium di dunia. Kegunaannya terletak pada banyak manfaatnya. Ti 6Al-4V dapat diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Ini dapat digunakan dalam struktur yang dilas pada suhu servis hingga 600 derajat F. Paduan ini memiliki kekuatan tinggi untuk bobot yang ringan, sifat mampu bentuk yang berguna, dan ketahanan terhadap korosi yang tinggi. Ketersediaan Ti 6AI-4V menjadikannya paduan optimal untuk digunakan di beberapa industri seperti industri dirgantara, medis, kelautan, dan pengolahan kimia. Ini dapat digunakan untuk membuat konten teknis berikut:
• Turbin pesawat terbang
• Komponen mesin
• Komponen struktur pesawat terbang
• Pengencang ruang angkasa
• Suku cadang otomatis berkinerja tinggi
• Aplikasi kelautan
• Peralatan Olahraga
Kelas Ti-6AL-4V ELI Titanium Bar (standar nasional TC4ELI, standar Amerika Gr23)
Tingkat Ti 6AL-4V ELI atau TC4ELI adalah bentuk Ti 6Al-4V dengan kemurnian lebih tinggi. Itu bisa dibuat menjadi gulungan, kawat terdampar, kawat atau kawat datar. Ini adalah pilihan pertama di mana pun diperlukan kekuatan tinggi, ringan, ketahanan korosi yang baik, dan ketangguhan tinggi. Ini memiliki toleransi kerusakan yang sangat baik terhadap paduan lainnya. Keunggulan ini menjadikan TC4ELI sebagai titanium terbaik dalam bidang kedokteran gigi dan medis. Karena biokompatibilitasnya, kekuatan lelah yang baik, dan modulus yang rendah, bahan ini dapat digunakan dalam aplikasi biomedis seperti komponen implan. Ini juga dapat digunakan untuk prosedur bedah terperinci seperti:
• Pin dan sekrup ortopedi
• Kabel ortopedi
• Klip Pengikat
• Implantasi Bedah
• Peralatan ortodontik
• Dalam penggantian sendi
• wadah kriogenik
• Alat Fiksasi Tulang
Kelas TA10 (Standar Amerika Gr12).
Titanium grade TA10 memiliki grade "Sangat Baik" karena kemampuan lasnya yang berkualitas tinggi. Ini adalah paduan yang sangat tahan lama yang memberikan kekuatan besar pada suhu tinggi. Titanium kelas TA10 memiliki sifat yang mirip dengan baja tahan karat seri 300. Paduan dapat dibentuk panas atau dingin menggunakan pembentukan tekan, pembentukan hidro, pembentukan regangan, atau penurunan berat. Kemampuannya untuk membentuk berbagai cara membuatnya berguna dalam banyak aplikasi. Ketahanan korosi yang tinggi dari paduan ini juga membuatnya sangat berharga bagi peralatan manufaktur yang memerlukan korosi celah. Grade TA10 dapat digunakan di industri dan aplikasi berikut:
• Shell dan penukar panas
• Aplikasi hidrometalurgi
• Manufaktur bahan kimia bersuhu tinggi
• Komponen Pengangkutan Laut dan Maskapai Penerbangan
Ti 5Al-2.5Sn
Ti 5Al-2.5Sn adalah paduan yang tidak dapat diolah dengan panas, yang dapat memperoleh kemampuan las dan stabilitas yang baik. Ia juga memiliki stabilitas suhu tinggi, kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang baik dan ketahanan mulur yang baik. Creep mengacu pada fenomena regangan plastis yang terjadi pada suhu tinggi dalam waktu yang lama. Ti 5Al-2.5Sn terutama digunakan dalam aplikasi pesawat terbang dan badan pesawat serta aplikasi kriogenik.
