एएसटीएम टाइटेनियम ग्रेड प्रणाली वैश्विक टाइटेनियम बाजार में सबसे बड़ी है और यह अंतरराष्ट्रीय खरीद, उत्पादन और इंजीनियरिंग अनुप्रयोग की नींव है, जो एयरोस्पेस, रसायन, फार्मास्युटिकल, मैकेनिकल और अन्य प्रमुख उद्योगों में भी सबसे अधिक मान्यता प्राप्त है। उनमें से, ASTM ग्रेड 2 (औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम) और ग्रेड 5 (Ti-6Al-4V) और ग्रेड 23(Ti-6Al-4V ELI) सबसे अधिक बिकने वाले और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ग्रेड हैं। संरचना और अशुद्धियों में अंतर इसके यांत्रिक गुणों, संक्षारण प्रतिरोध और प्रसंस्करण प्रदर्शन को प्रभावित करता है। इसलिए, जहाज की इंजीनियरिंग सुरक्षा, लागत और जीवनकाल के लिए सही विकल्प आवश्यक है।
एएसटीएम ग्रेड 2 शुद्ध टाइटेनियम एक अलौह शुद्ध धातु है जो वाणिज्यिक टाइटेनियम का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला ग्रेड है। प्रमुख अशुद्धियाँ हैं लोहा (0.30% से कम या उसके बराबर), ऑक्सीजन (0.20% से कम या उसके बराबर), नाइट्रोजन (0.03% से कम या उसके बराबर), कार्बन (0.08% से कम या उसके बराबर)। अशुद्धता का निचला स्तर इसे अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और निर्माण क्षमता प्रदान करता है। टाइटेनियम के अन्य ग्रेडों की तरह, इसमें मध्यम ताकत है, लेकिन यह अधिक स्थिर और वेल्ड करने योग्य है - आप बिना किसी विस्तृत पूर्व-उपचार के उच्च श्रेणी के वेल्ड बना सकते हैं, और वेल्डिंग जोड़ की ताकत बेस मेटल की 90% से अधिक हो सकती है। इस सामग्री से कई अनुप्रयोगों के लिए प्लेटें, ट्यूब, छड़ें और सभी विभिन्न प्रकार की आकृतियाँ बनाना आसान है।
ग्रेड 2 अपने संक्षारण प्रतिरोध के कारण रासायनिक, समुद्री और तेल और गैस उद्योगों के लिए टाइटेनियम का सबसे लोकप्रिय ग्रेड है। इसका व्यापक रूप से हीट एक्सचेंजर्स, रिएक्टरों, पाइपलाइनों, वाल्वों में उपयोग किया जाता है और हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड की कम/मध्यम सांद्रता जैसे मीडिया द्वारा संक्षारण का विरोध कर सकता है, और गड्ढे या दरार संक्षारण से पीड़ित होने की संभावना कम होती है। समुद्री इंजीनियरिंग में, यह समुद्री जल अलवणीकरण और समुद्री पाइपलाइनों में 20 वर्षों से अधिक के जीवन काल के साथ परिपक्व है, जो स्टेनलेस स्टील से कहीं बेहतर है। साथ ही, सामग्री खाद्य और चिकित्सा स्वच्छता मानकों को पूरा करती है और इसे दबाव वाहिकाओं, और खाद्य प्रसंस्करण मशीनरी में लगाया जा सकता है। इसकी तन्य शक्ति 345-450MPa है, उपज शक्ति लगभग 275MPa है, और बढ़ाव 20% से अधिक या उसके बराबर है, और यह दबाव और कमरे के तापमान में स्थिर रूप से चल सकता है। यह टाइटेनियम का सबसे किफायती ग्रेड है।
ग्रेड 5 सबसे लोकप्रिय और व्यापक रूप से ज्ञात टाइटेनियम मिश्र धातु है ([Ti-6Al-4V] "टाइटेनियम मिश्र धातुओं का राजा")। इसके घटक तत्व हैं Al (एल्यूमीनियम): 5.5% -6.75%, V (वैनेडियम): 3.5% -4.5%, Ti (टाइटेनियम): शेष। यह + प्रकार की मिश्रधातु है, जिसमें मजबूती और प्लास्टिसिटी दोनों होती है। इसमें शुद्ध टाइटेनियम की तुलना में बेहतर यांत्रिक गुण हैं और अन्य उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं की तुलना में इसे संसाधित करना कम कठिन है, इसलिए, यह उन घटकों के लिए लागू है जो संरचनात्मक भार वहन करते हैं।
सामग्री की तन्य शक्ति 930 एमपीए से अधिक या उसके बराबर है, उपज शक्ति 860 एमपीए से अधिक या उसके बराबर है, बढ़ाव 10% से अधिक या उसके बराबर है, और थकान शक्ति लगभग 420 एमपीए (ग्रेड 2 से लगभग दोगुनी) है। यह अच्छा संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखते हुए उच्च और वैकल्पिक भार का सामना कर सकता है। विमानन उद्योग में, इसका उपयोग 70% से अधिक विमान टाइटेनियम सामग्री के लिए होता है, जिसका उपयोग लैंडिंग गियर, विंग कनेक्टर और बोइंग 787 और चीन सी919 के इंजन घटकों के लिए किया जाता है। रासायनिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में, इसका उपयोग उच्च दबाव रिएक्टरों और भारी शुल्क पाइपलाइनों के लिए किया जा सकता है; यांत्रिक विनिर्माण में, यह सटीक सांचों के लिए उपयुक्त है। यद्यपि इसकी कीमत शुद्ध टाइटेनियम से अधिक है, इसकी व्यापक लागत-प्रभावशीलता उत्कृष्ट है।
एएसटीएम ग्रेड 23 (टीआई-6एएल-4वी ईएलआई) ग्रेड 5 का कम अंतराल वाला तत्व संस्करण है ("ईएलआई" का अर्थ है बेहद कम अंतर वाला तत्व)। हालाँकि, इसमें अशुद्धियों का अधिक कठोर नियंत्रण है: ऑक्सीजन 0.13% से कम या उसके बराबर, लोहा 0.25% से कम या उसके बराबर, हाइड्रोजन 0.012% से कम या उसके बराबर। यह ग्रेड 5 की ताकत और संक्षारण प्रतिरोध को बरकरार रखते हुए क्रूरता, प्रभाव शक्ति और जैव-अनुकूलता में महत्वपूर्ण सुधार भी प्रदान करता है।
ग्रेड 23 में न्यूनतम तन्य शक्ति 860 एमपीए, न्यूनतम उपज शक्ति 795 एमपीए, न्यूनतम बढ़ाव 14%, न्यूनतम प्रभाव कठोरता 60 जे (ग्रेड 5 से लगभग 50% अधिक) और भंगुर फ्रैक्चर के लिए बेहतर प्रतिरोध है। बहुत कम अशुद्धता सामग्री इसे गैर विषैले, हाइपोएलर्जेनिक बनाती है और जैविक ऊतकों के साथ अच्छी संगतता रखती है, इसलिए इसका उपयोग कृत्रिम जोड़ों, दंत प्रत्यारोपण और स्टेंट जैसे चिकित्सा प्रत्यारोपण क्षेत्रों में किया जा सकता है। साथ ही, इसका उपयोग अर्धचालक घटकों और विमानन सेंसर जैसे उच्च परिशुद्धता उपकरणों में भी किया जाता है। लेकिन इसकी उत्पादन प्रक्रिया के लिए सख्त मानकों की आवश्यकता होती है और लागत ग्रेड 5 से अधिक होती है।
खरीद सामग्री का चयन करते समय, पारंपरिक संक्षारक और कम लोड स्थितियों के लिए ग्रेड 2 की सिफारिश की जाती है; एयरोस्पेस और उच्च भार रासायनिक संरचनाओं के लिए ग्रेड 5 की सिफारिश की जाती है; चिकित्सा प्रत्यारोपण और उच्च परिशुद्धता उपकरणों को ग्रेड 23 का उपयोग करना चाहिए। उचित चयन गुणवत्ता सुनिश्चित कर सकता है, लागत को नियंत्रित कर सकता है और नुकसान से बच सकता है, जो टाइटेनियम खरीद में एक महत्वपूर्ण कड़ी है। औद्योगिक मांग में वृद्धि के साथ, इन तीन प्रकार के ग्रेडों का अनुप्रयोग अधिक व्यापक हो जाएगा, और प्रदर्शन सुधार और प्रक्रिया सुधार अभी भी भविष्य के विकास का फोकस होगा।
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