Ti-48Al-2Cr-2Nb هي سبيكة بين معدنية متقدمة ذات خصائص ممتازة للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية. تقدم هذه المقالة نظرة عامة شاملة على Ti-48Al-2Cr-2Nb، بما في ذلك تركيبها وخصائصها وتطبيقاتها ومواصفاتها وأسعارها ومعالجتها وفحصها ومقارنتها بالسبائك الأخرى والمزيد.
تركيبة Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
يحتوي Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb على التركيب النموذجي التالي:
| العنصر | الوزن % |
|---|---|
| التيتانيوم (Ti) | 48% |
| الألومنيوم (Al) | 48% |
| الكروم (Cr) | 2% |
| النيوبيوم (Nb) | 2% |
تحتوي سبيكة ألومنيوميد التيتانيوم هذه على أجزاء متساوية تقريباً من التيتانيوم والألومنيوم، مع إضافات صغيرة من الكروم والنيوبيوم.
ينتج عن المحتوى العالي من الألومنيوم مادة خفيفة الوزن بين الفلزات. يعمل الكروم على تحسين مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية. يقوّي النيوبيوم السبيكة من خلال تقوية المحلول الصلب ويولّد رواسب دقيقة.
خواص Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
يمتلك Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb مزيجًا مرغوبًا من الخواص:
| الممتلكات | التفاصيل |
|---|---|
| الكثافة | 3.7 جم/سم3، منخفضة للغاية مقارنةً بسبائك النيكل الفائقة |
| نقطة الانصهار | أكثر من 1400 درجة مئوية |
| القوة | ممتاز في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة العالية |
| مقاومة الأكسدة | جيد حتى 700 درجة مئوية |
| مقاومة التآكل | مقاومة للعديد من المواد الكيميائية |
| التوصيل الحراري | منخفض، حوالي 16 وات/م-ك |
| التمدد الحراري | منخفضة بشكل معقول |
| تحمّل الأضرار | تتفوق على المعادن البينية الأخرى |
| مقاومة الزحف | جيد |
| قوة الإجهاد | 110 ميجا باسكال عند 10^7 دورات |
| صلابة الكسر | حوالي 20 ميجا باسكال-م^1/2 |
تجعل خصائص Ti-48Al-2Cr-2Nb من Ti-48Al-2Cr-2Nb مناسبًا للعديد من التطبيقات الهيكلية ذات درجات الحرارة العالية حتى 700 درجة مئوية. وتؤدي الكثافة المنخفضة إلى قوة نوعية عالية.
تطبيقات Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
يُستخدم Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb في:
- مكونات محرك التوربينات الغازية
- عجلات الشاحن التوربيني
- صمامات السيارات
- هياكل هياكل الطائرات والفضاء الجوي
- مثبتات عالية الحرارة
- مكونات المعالجة الكيميائية
تُستخدم هذه السبيكة على نطاق واسع في محركات الطائرات بسبب قوتها العالية إلى الوزن في درجات الحرارة المرتفعة. كما أنها تستخدم في مكونات الشاحن التوربيني للسيارات.
مواصفات Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb مشمول بالمعايير التالية:
| قياسي | التفاصيل |
|---|---|
| AMS 4988 | التركيب الكيميائي والخصائص الكيميائية |
| AMS 4989 | الصفائح والشرائح والألواح |
| AMS 4990 | عمود القضبان والقضبان والأسلاك |
| AMS 4991 | المطروقات |
| AMS 4992 | المسبوكات |
وتتوفر السبيكة في أشكال مختلفة من المنتجات مثل الألواح والصفائح والقضبان والقضبان الحديدية والأسلاك والمطروقات والمسبوكات.
وتتراوح الأحجام الشائعة من 0.010 إلى 4.0 بوصة للصفائح/الألواح، ومن 0.25 إلى 16 بوصة للقضيب المستدير.
مورّدو Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
تشمل بعض الموردين العالميين الرائدين لـ Ti-48Al-2Cr-2Nb ما يلي:
| المورد |
|---|
| VSMPO |
| أليغيني تكنولوجيز |
| شركة سبيشال ميتالز كوربوريشن |
| سبائك سوبرا |
| السبائك المتخصصة في غرب أستراليا الغربية |
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb هي سبيكة متخصصة ذات تكلفة أعلى من درجات التيتانيوم القياسية. يمكن أن يتراوح السعر من $50/رطل إلى أكثر من $200/رطل حسب حجم المنتج وشكله وجودته وحجم الطلب.
مناولة وتخزين Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
يجب التعامل مع Ti-48Al-2Cr-2Nb بحذر لتجنب التلف أو التلوث أو التشوه:
- استخدم أدوات نظيفة وارتد قفازات عند التعامل مع الأدوات
- تجنب خدش الأسطح الجاهزة أو تآكلها
- يُخزن في مكان بارد وجاف ويحفظ في أكياس أو صناديق محكمة الغلق
- الحماية من التعرض للمواد الكيميائية أثناء التخزين
- اترك الأجزاء لتبرد تمامًا بعد المعالجة قبل التخزين
يمكن أن تكون السبيكة عرضة للتشقق إذا أسيء التعامل معها. يجب توخي الحذر لمنع السقوط أو الصدم أو إجهاد الانحناء المفرط.
فحص واختبار Ti-48Al-2Cr-2Nb Ti-48Al-2Cr-2Nb
يمكن اختبار وفحص الأجزاء والمواد Ti-48Al-2Cr-2Nb بواسطة:
| طريقة | الغرض |
|---|---|
| الفحص البصري | افحص العيوب والعيوب |
| اختبار الاختراق السائل | الكشف عن الشقوق السطحية والمسامات |
| الفحص بالموجات فوق الصوتية | الكشف عن العيوب الداخلية |
| اختبار التيار الدوامي | الكشف عن العيوب السطحية والقريبة من السطح |
| اختبار الإثبات | التحقق من القوة والكشف عن الشقوق |
| اختبار الشد | قياس خصائص الشد |
| علم المعادن | تحليل البنية المجهرية والعيوب |
| قياس الكثافة | التحقق من التركيب والجودة |
| اختبار الصلابة | تحديد الخواص الميكانيكية |
تُستخدم كلتا الطريقتين غير التدميرية والتدميرية للتحقق من جودة أجزاء Ti-48Al-2Cr-2Nb قبل إطلاقها للخدمة في درجات الحرارة العالية.
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb مقابل Ti-47Al-2Cr-2Nb
يختلف Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb اختلافًا طفيفًا عن سبيكة Ti-47Al-2Cr-2Nb في محتوى الألومنيوم:
| سبيكة | المحتوى | الخصائص والتطبيقات |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 48 wt% | قوة أعلى، تستخدم في الشواحن التوربينية وهياكل الطائرات |
| Ti-47Al-47Al-2Cr-2Nb | 47 wt% | ليونة أفضل، تُستخدم في أدوات التثبيت والمحركات |
يمنح الألومنيوم الأعلى 1% في سبيكة Ti-48Al-2Cr-2Nb قوة أفضل بشكل هامشي في درجات الحرارة العالية ولكن ليونة أقل قليلًا في درجة حرارة الغرفة من Ti-47Al-2Cr-2Nb. وبخلاف ذلك فإن السبيكتين متشابهتين للغاية.
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb مقابل Ti-46Al-2Cr-2Nb
يمكن مقارنة Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb بـ Ti-46Al-2Cr-2Nb على النحو التالي:
| سبيكة | المحتوى | الخصائص والاستخدامات |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 48 wt% | قوة أعلى للتوربينات والهياكل |
| Ti-46Al-46Al-2Cr-2Nb | 46 wt% | ليونة أفضل، تستخدم في الصفائح والمطروقات |
يحتوي Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb على ألومنيوم أعلى من Ti-46Al-2Cr-2Nb، مما يمنحه قوة أكبر ولكن قابلية تشكيله في درجة حرارة الغرفة أقل. يُستخدم Ti-46Al-46Al-2Cr-2Nb بشكل أكبر في الصفائح والمكونات المطروقة.
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb مقابل Ti-48Al-2Cr
الاختلافات الرئيسية بين Ti-48Al-2Cr-2Nb وTi-48Al-2Cr:
| سبيكة | محتوى Nb | التأثير على الخصائص |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 2% | قوة أعلى ومقاومة زحف أعلى |
| Ti-48Al-2Cr | – | قوة أقل، تصلب ترسيب أقل |
إن لإضافة النيوبيوم 2% تأثير تقوية كبير في سبيكة Ti-48Al-2Cr-2Nb مقارنةً بسبيكة Ti-48Al-2Cr الخالية من النيوبيوم. وهذا يجعلها مفضلة للأجزاء الدوارة الحرجة.
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb مقابل Ti-47Al-2Mn-2Nb
توجد هذه الاختلافات بين Ti-48Al-2Cr-2Nb وTi-47Al-2Mn-2Nb:
| سبيكة | عناصر السبائك الرئيسية | الخصائص والتطبيقات |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | الكروم | قدرة عالية في درجات الحرارة العالية |
| Ti-47Al-47Al-2Mn-2Nb | المنجنيز | ليونة أكبر في درجة حرارة الغرفة |
يعمل الكروم في Ti-48Al-2Cr-2Nb على تحسين مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة المرتفعة، بينما يعزز المنجنيز في Ti-47Al-2Mn-2Nb قابلية التشكيل في درجة حرارة الغرفة.
مزايا Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
تشمل الفوائد الرئيسية لـ Ti-48Al-2Cr-2Nb ما يلي:
- نسبة قوة إلى الوزن ممتازة
- قوة جيدة في درجات الحرارة العالية
- مقاومة أكسدة كافية للأكسدة حتى 700 درجة مئوية
- كثافة أقل من سبائك النيكل الفائقة
- يمكن صبها أو تشكيلها أو تشكيلها آلياً
- تحمّل التلف أفضل من المعادن البينية الأخرى
إن مزيجها من الكثافة المنخفضة والقوة الجيدة والليونة المعقولة يجعلها سبيكة مواتية لمحركات الطائرات والتطبيقات الأخرى عالية الأداء.
حدود Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
تتضمن بعض قيود Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb ما يلي:
- ليونة أقل في درجة حرارة الغرفة من سبائك التيتانيوم
- السلوك الهش في درجات الحرارة المنخفضة
- تكلفة أعلى من سبائك التيتانيوم القياسية
- صعوبة التشكيل والماكينة في بعض أشكال المنتجات
- عُرضة للتشقق إذا أسيء التعامل معها.
- غير مناسب للاستخدام فوق 700 درجة مئوية
يمكن لليونة وصلابة الكسر المنخفضة بطبيعتها في السبيكة أن تحد من استخدامها في بعض التصميمات وتتطلب معالجة دقيقة.
معالجة Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
يمكن معالجة وتصنيع Ti-48Al-2Cr-2Nb بواسطة:
- الصب الاستثماري
- التشكيل - قالب مغلق أو متساوي الحرارة
- الدرفلة على الساخن
- المعالجة الحرارية - المحلول والتعتيق
- التصنيع الآلي - الخراطة والتفريز والحفر
وتتطلب السبيكة الشغل على الساخن والمعالجة الحرارية لتحقيق البنية المجهرية والخصائص المثلى. ويُعد الصب والتشكيل من طرق الإنتاج الشائعة.
تصنيع Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb بالماكينات
يتميز Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb بقابلية تشغيل آلي معقولة لمادة بين فلزية:
- عمليات الخراطة والحفر والطحن ممكنة
- استخدم إعدادات صلبة وأدوات حادة ذات نتوءات إيجابية عالية
- سرعات قطع وتغذيات معتدلة مطلوبة
- استخدم سائل التبريد بالغمر أو سائل التبريد النفاث عالي الضغط
- تقطع المواد الملدنة بسهولة أكبر من المواد المعتقة
- أدوات الكربيد الموصى بها على الفولاذ عالي السرعة
تعني الطبيعة الصلبة والكاشطة للسبائك أن هناك حاجة إلى سرعات وتغذية أقل وتبريد كافٍ مقارنةً بسبائك التيتانيوم القياسية. يمكن أن يؤدي التلدين إلى تليين المادة وتحسين قابلية التشغيل الآلي.
لحام Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
يتميز Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb بقابلية لحام محدودة:
- يمكن لحامها بطريقة قوس التنغستن الغازي (GTAW) أو قوس البلازما
- تتطلب حساسية التكسير تتطلب ضوابط صارمة للغاية
- يلزم التلدين المسبق للحام أو تخفيف الإجهاد
- تطابق تركيبات المعادن الأساسية ومعادن الحشو
- المعالجة الحرارية بعد اللحام مطلوبة بشكل عام
- يمكن أن يعمل لحام المقاومة واللحام بالشعاع الإلكتروني أيضًا
تكون المنطقة المتأثرة بالحرارة عرضة لتشقق اللحام، لذا يجب تصميم الوصلة ومعايير اللحام ومعالجة ما بعد اللحام لمنع ذلك.
تكلفة Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb أغلى من سبائك التيتانيوم التقليدية:
- يتراوح السعر من $50/رطل إلى أكثر من $200/رطل
- التكلفة العالية تحد من الاستخدام في التطبيقات ذات الأداء الحرج
- يمكن أن تؤدي طلبات الكمية الكبيرة إلى خفض التكلفة لكل رطل
- تعتمد التكلفة أيضًا على حجم المنتج وشكله ومتطلبات الجودة
- غالبًا ما تكلف درجات الصب الاستثماري أكثر من المنتجات المشغولة
وتساهم التركيبة المتخصصة والمعالجة والإنتاجية المنخفضة والاستخدامات النهائية الفضائية في ارتفاع أسعار Ti-48Al-2Cr-2Nb مقارنةً بدرجات التيتانيوم القياسية.
Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb - الأسئلة المتداولة
فيما يلي إجابات لبعض الأسئلة الشائعة حول Ti-48Al-2Cr-2Nb:
س: ما هي سبيكة Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: إنّ Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb عبارة عن سبيكة متطورة خفيفة الوزن من بين المعادن تتكون من 48% تقريباً من التيتانيوم 48%، و48% من الألومنيوم، و2% من الكروم، و2% من النيوبيوم. تتميز بقوة عالية في درجات حرارة مرتفعة تصل إلى 700 درجة مئوية وكثافة منخفضة.
س: ما هي التطبيقات النموذجية ل Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: يتم استخدام Ti-48Al-2Cr-2Nb في مكونات محركات الطائرات مثل شفرات الضاغط وعجلات الشاحن التوربيني وهياكل الطائرات والمثبتات والصمامات وغيرها من الهياكل ذات درجة الحرارة العالية حيث تكون نسبة القوة إلى الوزن أمرًا بالغ الأهمية.
س: ما الخواص الرئيسية ل Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: تشمل الخواص الرئيسية الكثافة المنخفضة، والقوة الجيدة في درجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة الأكسدة المناسبة، والليونة المعقولة في درجة حرارة الغرفة، وصلابة الكسر بالنسبة لسبائك بين الفلزات. وله قوة محددة تتجاوز بكثير سبائك التيتانيوم والنيكل.
س: كيف يمكن مقارنة Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb ب Ti-6Al-4V؟
ج: يتميّز Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb بكثافة أقل ودرجة حرارة استخدام أعلى، ولكن ليونة وصلابة كسر أقل في درجة حرارة الغرفة مقارنةً بسبيكة التيتانيوم Ti-6Al-4V المنتشرة في كل مكان. يظل Ti-6Al-4V أكثر صلابة وقابلية للتشكيل.
س: هل Ti-48Al-48Al-2Cr-2Nb قابل للحام؟
ج: تتميز Ti-48Al-2Cr-2Nb بقابلية لحام محدودة فقط بسبب قابليتها للتشقق الناتج عن التصلب. من الضروري اتخاذ احتياطات خاصة لتصميم الوصلة، والتسخين المسبق، وبارامترات اللحام، والمعالجة الحرارية بعد اللحام.
س: ما هي المعالجة الحرارية المستخدمة في Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: المعالجة الحرارية النموذجية هي المعالجة بالمحلول فوق جاما ترانسوس متبوعة بالتعتيق عند درجة حرارة 800-850 درجة مئوية لتحقيق القوة والليونة المثلى من خلال التصلب بالترسيب.
س: ما هي تكلفة Ti-48Al-2Cr-2Nb Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: يعتبر Ti-48Al-2Cr-2Nb أغلى بكثير من سبائك التيتانيوم القياسية، حيث تتراوح الأسعار من $50/رطل إلى أكثر من $200/رطل حسب الكمية والجودة وحجم/شكل المنتج.
س: ما هي بعض بدائل Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: تقدم ألومينات التيتانيوم غاما الأخرى مثل Ti-45Al-2Mn-2Nb أو Ti-47Al-2Cr-2Nb أو Ti-46Al-2Cr-2Nb مجموعات مختلفة من خصائص درجة حرارة الغرفة وخصائص درجات الحرارة العالية. تعمل سبائك النيكل الفائقة أيضًا في درجات حرارة أعلى.
س: ما الاحتياطات اللازمة عند تصنيع Ti-48Al-2Cr-2Nb آليًا؟
ج: يتطلب Ti-48Al-2Cr-2Nb إعدادات صلبة، وأدوات حادة، وسرعات وتغذية معتدلة، وتبريدًا وفيرًا، ويفضل أن يتم تلدينها أولاً لتحسين قابلية التشغيل الآلي. هناك حاجة إلى هندسة عملية دقيقة لتجنب تآكل الأدوات وتلف السبيكة.
س: هل يمكنك تلخيص النقاط الرئيسية حول Ti-48Al-2Cr-2Nb؟
ج: Ti-48Al-2Cr-2Nb هي سبيكة ألومنيوميد تيتانيوم خفيفة الوزن وعالية الحرارة وتتميز بقوة جيدة تصل إلى 700 درجة مئوية، وكثافة منخفضة، ومقاومة للأكسدة، وليونة أفضل من السبائك البينية الأخرى. إنها مواتية لمحركات الطائرات ولكنها تكلف أكثر بكثير من سبائك التيتانيوم القياسية. المعالجة والمناولة المناسبة أمر بالغ الأهمية لتجنب التشقق.