คุณค่าหลักของตารางเกรดไทเทเนียมอยู่ที่การรวมระบบมาตรฐานระดับชาติต่างๆ ไว้ภายในกรอบอ้างอิงเดียว ตารางที่สมบูรณ์ไม่เพียงแต่ประกอบด้วยข้อมูลความสอดคล้องของเกรดเท่านั้น แต่ยังแสดงพารามิเตอร์ประสิทธิภาพพื้นฐานและคำอธิบายคุณลักษณะต่างๆ ซึ่งใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกวัสดุเบื้องต้น
ตารางด้านล่างนี้สรุปคุณลักษณะ พารามิเตอร์ และด้านการใช้งานของเกรดไททาเนียมกระแสหลักระดับสากล
ระดับ | พิมพ์ | องค์ประกอบหลัก | ความแข็งแรงแรงดึง (MPa) | ลักษณะเฉพาะ | แอปพลิเคชัน | ช่วงราคา (USD/กก.) |
---|---|---|---|---|---|---|
Gr1 (TA1) | ไทเทเนียมบริสุทธิ์สำหรับอุตสาหกรรม | ไททาเนียม ≥99.5% | 240-370 | ความเหนียวสูง ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม | ท่อเคมี อุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์ | 11-19 เหรียญ |
กร2 (TA2) | ไทเทเนียมเกรดอุตสาหกรรม | Ti (สมดุล), Fe≤0.30, O≤0.25 | 440-500 | ความแข็งแรงปานกลาง ทนทานต่อการกัดกร่อนดี | ระบบระบายความร้อนน้ำทะเล ปั๊ม/วาล์ว/ท่อ | 12-21 ดอลลาร์ |
Gr5 (TC4) | ชนิด α+β | ไททาเนียม-6อัล-4วี | 895-1100 | ความแข็งแรงสูง คุณสมบัติโดยรวมดี | ส่วนประกอบโครงสร้างอากาศยาน อุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์กีฬาระดับไฮเอนด์ | 44-77 ดอลลาร์ |
ไททาเนียม-6อัล-2สน-4เซอร์-2โมล | ใกล้-α | ไททาเนียม-6อัล-2สน-4เซอร์-2โมล | 860-900 | เสถียรภาพอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยม | ส่วนประกอบคอมเพรสเซอร์เครื่องยนต์อากาศยาน | - |
ไททาเนียม-10V-2Fe-3Al | ชนิดเบต้า | ไททาเนียม-10V-2Fe-3Al | 1200-1350 | ความแข็งแกร่งสูงพิเศษ ทนทานต่อการเสื่อมสภาพ | ขาตั้งเครื่องบิน ก้านสูบแข่ง | - |
BT9 (มาตรฐานรัสเซีย) | ชนิดใกล้อัลฟา | ไททาเนียม-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si | - | ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและทนต่อการไหลซึมได้ดีเยี่ยม | แผ่นเครื่องยนต์ ใบพัด โรเตอร์ | - |
ภาคอุตสาหกรรมต่างๆ พัฒนาความต้องการเกรดไทเทเนียมที่แตกต่างกัน โดยพิจารณาจากสภาพแวดล้อมการทำงานที่เฉพาะเจาะจง ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ และต้นทุน ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ Gr5 (TC4) เป็นตัวเลือกที่นิยมใช้ในการผลิตชุดลงจอดของเครื่องบิน โครงสร้างเครื่องบิน และตัวเรือนเครื่องยนต์จรวด เนื่องจากมีความสมดุลที่โดดเด่นในด้านความแข็งแรง ความสามารถในการเชื่อม และความล้า
สำหรับส่วนประกอบเครื่องยนต์ เช่น จานและใบพัดของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งต้องการความทนทานต่ออุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ โลหะผสมทนความร้อน เช่น Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo และ TC11 (มาตรฐาน BT9 ของรัสเซีย) เป็นที่นิยมใช้กันมากขึ้น วิศวกรรมทางทะเลต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงและกัดกร่อนในทะเลลึก โลหะผสมไทเทเนียม Ti551 ใหม่นี้ นอกจากจะให้ความแข็งแรงและความทนทานต่อการกัดกร่อนจากความเค้นสูงแล้ว ยังให้ความคุ้มค่าที่เหนือกว่า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตตัวถังเรือดำน้ำที่มีแรงดัน
ในกระบวนการทางเคมีและการผลิตทั่วไป สิ่งสำคัญคือการรักษาสมดุลระหว่างความต้านทานการกัดกร่อนกับต้นทุน ด้วยเหตุนี้ เกรดไทเทเนียมบริสุทธิ์สำหรับอุตสาหกรรม เช่น Gr1 และ Gr2 จึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องปฏิกรณ์ และระบบท่อ
อุตสาหกรรมการแพทย์ให้ความสำคัญกับความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความทนทาน วัสดุเกรด 5 (TC4) และชนิดที่มีองค์ประกอบเนื้อเยื่อแทรกระหว่างเนื้อเยื่อต่ำ (TC4 ELI) ถือเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ปลูกถ่ายระยะยาว เช่น ข้อต่อเทียมและแผ่นกระดูก
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอย่างยิ่ง โลหะผสมไทเทเนียมบางชนิดจึงผสมโลหะมีค่า เช่น แพลเลเดียมและรูทีเนียม โดยทั่วไปโลหะผสมเหล่านี้จะถูกจัดประเภทแยกกันในตารางเกรดโลหะผสมไทเทเนียม ซึ่งมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่มีใครเทียบได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการลดความเป็นกรด
ยกตัวอย่างเช่น เกรด ASTM Gr7และGr11ได้ผสมแพลเลเดียมโลหะเข้ากับไทเทเนียมบริสุทธิ์ในอุตสาหกรรม การเติมธาตุเล็กน้อยนี้ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนได้อย่างมากในสภาพแวดล้อมที่ไม่เกิดออกซิเดชัน เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก แม้จะมีต้นทุนวัตถุดิบเริ่มต้นสูง แต่การใช้โลหะผสมไทเทเนียมที่ประกอบด้วยแพลเลเดียมสำหรับอุปกรณ์สำคัญในอุตสาหกรรมเคมี เช่น เครื่องปฏิกรณ์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และปั๊ม/วาล์ว จะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ซึ่งมักจะพิสูจน์ได้ว่าประหยัดกว่าตลอดวงจรชีวิต
(โรงงาน รีไซเคิลโลหะมีค่า Dongsheng รีไซเคิลโลหะผสมไททาเนียมประเภทนี้ในราคาสูง)
การมีอยู่ของวัสดุระดับไฮเอนด์เหล่านี้เน้นย้ำถึงบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ของแผนภูมิเกรดไททาเนียมในการเลือกวัสดุสำหรับสภาวะการทำงานเฉพาะทาง
ในทางปฏิบัติ แผนภูมิเกรดไทเทเนียมเป็นส่วนสำคัญในทุกขั้นตอนของการคัดเลือกโครงการ การออกแบบ การจัดซื้อ และการผลิต วิศวกรผู้มีประสบการณ์ในการคัดเลือกวัสดุสำหรับอุปกรณ์ใหม่จะตรวจสอบตารางเหล่านี้ก่อนเพื่อเปรียบเทียบวัสดุที่เทียบเท่ากันในระบบมาตรฐานต่างๆ ซึ่งถือเป็นขั้นตอนสำคัญในโครงการความร่วมมือระหว่างประเทศ
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อออกแบบอุปกรณ์เคมีให้กับลูกค้าในยุโรปที่ระบุไทเทเนียม Gr2 ไว้ในแบบร่าง การใช้ตารางแปลงจะช่วยให้สามารถระบุวัสดุมาตรฐานแห่งชาติจีน TA2 ที่เกี่ยวข้องได้อย่างรวดเร็วสำหรับการจัดหาและดำเนินการ วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณสมบัติของวัสดุตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ ขณะเดียวกันก็ป้องกันข้อผิดพลาดในการจัดซื้อและความล่าช้าของกำหนดการที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนของมาตรฐาน
ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อหลักการพัฒนาอย่างยั่งยืนเริ่มมีบทบาทสำคัญ อุตสาหกรรม รีไซเคิลโลหะผสมไทเทเนียมจึงมีความสำคัญเพิ่มมากขึ้น กระบวนการรีไซเคิลที่มีประสิทธิภาพต้องอาศัยการระบุองค์ประกอบของเศษวัสดุอย่างแม่นยำ ทำให้ตารางแปลงเกรดโลหะผสมไทเทเนียมเป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับการจำแนกประเภทขยะไทเทเนียมเกรดต่างๆ ในระดับสากล มีมาตรฐานเฉพาะสำหรับการรีไซเคิลโลหะผสมไทเทเนียม เช่น GB/T 45057-2024 “แท่งไทเทเนียมรีไซเคิล” มาตรฐานนี้ควบคุมการแปรรูปวัสดุโลหะผสมไทเทเนียมรีไซเคิล รับประกันคุณภาพของแท่งไทเทเนียมรีไซเคิล และขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมการรีไซเคิลไทเทเนียม