टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री की विशेषताएं और गुण

टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं में कई उत्कृष्ट गुण हैं, जो मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होते हैं:
1. उच्च शक्ति. टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च शक्ति होती है, इसकी तन्यता ताकत 686-1176एमपीए होती है, और इसका घनत्व स्टील का केवल 60% होता है, इसलिए इसकी विशिष्ट ताकत बहुत अधिक होती है।
2. उच्च कठोरता. टाइटेनियम मिश्र धातु (एनील्ड अवस्था) की कठोरता एचआरसी 32-38 है।
3. कम लोचदार मापांक। टाइटेनियम मिश्र धातु (एनील्ड अवस्था) का लोचदार मापांक 1.078×10-1.176×10MPa है, जो स्टील और स्टेनलेस स्टील का लगभग आधा है।
4. उत्कृष्ट उच्च और निम्न तापमान प्रदर्शन। उच्च तापमान पर, टाइटेनियम मिश्र धातु अभी भी अच्छे यांत्रिक गुणों को बनाए रख सकते हैं, उनका ताप प्रतिरोध एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तुलना में बहुत अधिक है, और उनके उपयोग की तापमान सीमा व्यापक है। वर्तमान में, नई गर्मी प्रतिरोधी टाइटेनियम मिश्र धातुओं का कार्य तापमान 550-600 डिग्री तक पहुंच सकता है; कम तापमान पर, सामान्य तापमान की तुलना में टाइटेनियम मिश्र धातुओं की ताकत में सुधार होता है, और उनमें अच्छी कठोरता होती है। कम तापमान वाली टाइटेनियम मिश्रधातुएं अभी भी -253 डिग्री पर अच्छी कठोरता बनाए रख सकती हैं।

5. टाइटेनियम में मजबूत संक्षारण प्रतिरोध होता है। 550 डिग्री से नीचे की हवा में, टाइटेनियम की सतह पर एक पतली और घनी ऑक्साइड फिल्म जल्दी बन जाएगी। इसलिए, वायुमंडल, समुद्री जल, नाइट्रिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड, मजबूत क्षार जैसे ऑक्सीकरण मीडिया में इसका संक्षारण प्रतिरोध अधिकांश स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में बेहतर है।
टाइटेनियम मिश्र धातुओं में उच्च शक्ति और कठोरता होती है, इसलिए प्रसंस्करण उपकरण को शक्तिशाली होना आवश्यक है, और मोल्ड और काटने के उपकरण में उच्च शक्ति और कठोरता होनी चाहिए। काटने के दौरान, चिप और रेक फेस के बीच संपर्क क्षेत्र छोटा होता है, और टूल टिप पर तनाव बड़ा होता है। 45 स्टील की तुलना में, हालांकि टाइटेनियम मिश्र धातु का काटने का बल केवल 2/3-3/4 है, चिप और रेक फेस के बीच संपर्क क्षेत्र छोटा है (45 स्टील का केवल 1/2-2/3 ), इसलिए टूल कटिंग ब्लेड पर तनाव बड़ा है, और टूल टिप या कटिंग एज को पहनना आसान है; टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च घर्षण कारक और कम तापीय चालकता होती है (लोहे और एल्यूमीनियम का क्रमशः केवल 1/4 और 1/16); उपकरण और चिप के बीच संपर्क इसकी छोटी लंबाई के कारण होता है, काटने की गर्मी काटने के किनारे के करीब एक छोटे से क्षेत्र में जमा हो जाएगी और आसानी से नष्ट नहीं होगी। ये कारक टाइटेनियम मिश्र धातु के काटने के तापमान को बहुत अधिक बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उपकरण तेजी से खराब होता है और प्रसंस्करण गुणवत्ता प्रभावित होती है। टाइटेनियम मिश्र धातु के कम लोचदार मापांक के कारण, काटने के दौरान वर्कपीस बहुत अधिक पलटाव करता है, जिससे आसानी से टूल फ्लैंक घिसाव बढ़ सकता है और वर्कपीस का विरूपण हो सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु उच्च तापमान पर अत्यधिक रासायनिक रूप से सक्रिय होते हैं और हवा में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसी गैसीय अशुद्धियों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करते हैं। रासायनिक प्रतिक्रिया से एक कठोर परत उत्पन्न हो जाती है, जिससे उपकरण की घिसावट और बढ़ जाती है; टाइटेनियम मिश्र धातु काटने में, वर्कपीस सामग्री आसानी से उपकरण की सतह से बंध जाती है, और उच्च काटने के तापमान के साथ मिलकर, उपकरण के प्रसार और चिपकने वाले पहनने का खतरा होता है।
टाइटेनियम मिश्र धातुओं में सक्रिय रासायनिक गुण होते हैं और उच्च तापमान पर अपघर्षक के साथ आसानी से संगत और चिपक जाते हैं, जिससे पीसने वाला पहिया अवरुद्ध हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप पीसने वाले पहिये की घिसाव बढ़ जाती है, पीसने का प्रदर्शन कम हो जाता है और पीसने की सटीकता सुनिश्चित करने में कठिनाई होती है। पीसने वाले पहिये के घिसने से पीसने वाले पहिये और वर्कपीस के बीच संपर्क क्षेत्र भी बढ़ जाता है, जिससे गर्मी अपव्यय की स्थिति खराब हो जाती है और पीसने वाले क्षेत्र में तापमान तेजी से बढ़ जाता है, जिससे पीसने वाली सतह पर एक बड़ा थर्मल तनाव बनता है, जिससे स्थानीय जलन होती है। वर्कपीस पर और पीसने वाली दरारें पैदा करता है। टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च शक्ति और कठोरता होती है, जिससे पीसने के दौरान पीसने वाले चिप्स को अलग करना मुश्किल हो जाता है, पीसने की शक्ति बढ़ जाती है, और तदनुसार पीसने की बिजली की खपत बढ़ जाती है। टाइटेनियम मिश्र धातु में कम तापीय चालकता और छोटी विशिष्ट ऊष्मा होती है। पीसने के दौरान ऊष्मा चालन धीमा होता है, जिससे पीसने वाले चाप क्षेत्र में गर्मी जमा हो जाती है, जिससे पीसने वाले क्षेत्र का तापमान तेजी से बढ़ जाता है। ​

टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं को बाहर निकालते समय, तापमान को बहुत तेज़ी से गिरने से रोकने के लिए उच्च एक्सट्रूज़न तापमान और तेज़ एक्सट्रूज़न गति की आवश्यकता होती है। साथ ही, उच्च तापमान वाले ब्लैंक और मोल्ड के बीच संपर्क समय को यथासंभव कम किया जाना चाहिए। इसलिए, एक्सट्रूज़न डाई में नई गर्मी प्रतिरोधी डाई सामग्री का उपयोग करना चाहिए, और हीटिंग भट्टी से एक्सट्रूज़न बैरल तक रिक्त स्थान की संप्रेषण गति भी तेज़ होनी चाहिए। चूंकि हीटिंग और एक्सट्रूज़न के दौरान धातु आसानी से गैस से दूषित हो जाती है, इसलिए उचित सुरक्षात्मक उपाय भी किए जाने चाहिए। मोल्ड में चिपकने से रोकने के लिए एक्सट्रूज़न के दौरान उपयुक्त स्नेहक का चयन किया जाना चाहिए, जैसे जैकेट एक्सट्रूज़न और ग्लास चिकनाई एक्सट्रूज़न। टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु विरूपण के बड़े तापीय प्रभाव और खराब तापीय चालकता के कारण, एक्सट्रूज़न और विरूपण के दौरान अति ताप को रोकने पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। टाइटेनियम मिश्र धातु की एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एल्यूमीनियम मिश्र धातु, तांबा मिश्र धातु और यहां तक ​​कि स्टील की तुलना में अधिक जटिल है। यह टाइटेनियम मिश्र धातु के विशेष भौतिक और रासायनिक गुणों द्वारा निर्धारित होता है। टाइटेनियम मिश्र धातु के पारंपरिक गर्म रिवर्स एक्सट्रूज़न के दौरान, डाई तापमान कम होता है, डाई के संपर्क में बिलेट की सतह का तापमान तेजी से गिरता है, जबकि विरूपण गर्मी के कारण बिलेट के अंदर का तापमान बढ़ जाता है। टाइटेनियम मिश्र धातु की कम थर्मल चालकता के कारण, सतह का तापमान गिरने के बाद, आंतरिक बिलेट की गर्मी को इसे भरने के लिए समय पर सतह पर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, और सतह कठोर परत दिखाई देगी, जिससे विरूपण जारी रखना मुश्किल हो जाएगा। साथ ही, सतह परत और आंतरिक परत के बीच एक बड़ा तापमान प्रवणता दिखाई देगी। यहां तक ​​कि अगर इसे बनाया जा सकता है, तो विरूपण और असमान संरचना का कारण बनना आसान है।
टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग प्रक्रिया मापदंडों के प्रति बहुत संवेदनशील हैं। फोर्जिंग तापमान, विरूपण मात्रा, विरूपण मात्रा और शीतलन दर में परिवर्तन से टाइटेनियम मिश्र धातुओं की संरचना और गुणों में परिवर्तन होगा। फोर्जिंग के संरचनात्मक गुणों को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने के लिए, हाल के वर्षों में, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के फोर्जिंग उत्पादन में हॉट डाई फोर्जिंग और इज़ोटेर्मल फोर्जिंग जैसी उन्नत फोर्जिंग तकनीकों का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

तापमान के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुओं की प्लास्टिसिटी बढ़ती है। 1000-1200 डिग्री की तापमान सीमा में, प्लास्टिसिटी अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है, और स्वीकार्य विरूपण डिग्री 70%-80% तक पहुंच जाती है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं की फोर्जिंग तापमान सीमा संकीर्ण है और इसे ()/परिवर्तन तापमान (पिंड के उद्घाटन को छोड़कर) के अनुसार सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अनाज हिंसक रूप से बढ़ेगा और कमरे के तापमान की प्लास्टिसिटी को कम कर देगा; टाइटेनियम मिश्र धातु आमतौर पर ( ) के बीच होती है फोर्जिंग चरण क्षेत्र में की जाती है क्योंकि ( )/ परिवर्तन रेखा के ऊपर फोर्जिंग तापमान बहुत अधिक होता है, जिससे भंगुर चरण की उत्पत्ति होगी। टाइटेनियम मिश्र धातु की प्रारंभिक फोर्जिंग और अंतिम फोर्जिंग दोनों ( )/परिवर्तन तापमान से अधिक होनी चाहिए। विरूपण गति में वृद्धि के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु का विरूपण प्रतिरोध तेजी से बढ़ता है, जिसके बीच फोर्जिंग तापमान का टाइटेनियम मिश्र धातु के विरूपण प्रतिरोध पर अधिक प्रभाव पड़ता है। इसलिए, पारंपरिक फोर्जिंग को न्यूनतम शीतलन के साथ फोर्जिंग डाई में किया जाना चाहिए। अंतरालीय तत्वों (जैसे ओ, एन, सी) की सामग्री का भी टाइटेनियम मिश्र धातुओं की क्षमाशीलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।