1. Bistvene razlike med Ti razred 5 in komercialno čistim titanom (npr. Ti razred 1/Ti razred 2)
Kemična sestava
Komercialno čisti titan (Ti razred 1/2) je sestavljen iz več kot 99 % titana, s sledovi nečistoč, kot so kisik, železo, ogljik, dušik in vodik (vsebnost teh nečistoč se nekoliko razlikuje glede na razrede: razred 1 ima najnižjo vsebnost nečistoč, medtem ko ima razred 2 rahlo višje ravni kisika in železa). V nasprotju s tem je Ti Grade 5 aalfa-beta titanove zlitineki vsebuje 6 % aluminija (Al) in 4 % vanadija (V) kot ključnih legirnih elementov, pri čemer titan predstavlja preostalih ~90 % sestave, plus nadzorovane sledi nečistoč.
Mikrostruktura
CP Ti (razred 1/2) ima eno-fazoalfa ( ) mikrostrukturapri sobni temperaturi in pod beta-transus temperaturo (okoli 882 stopinj za stopnjo 2). Ta heksagonalna tesno-zapakirana (HCP) struktura mu daje stabilno, a omejeno mehansko trdnost. Ti razred 5 na podlagi svojih dodatkov Al in V tvori dvojno-fazo + mikrostrukturo: Al deluje kot alfa stabilizator (povečuje trdnost in odpornost proti lezenju), medtem ko V služi kot beta stabilizator (izboljšuje duktilnost in možnost toplotne obdelave). S toplotno obdelavo (npr. žarjenjem raztopine in staranjem) je mogoče njegovo mikrostrukturo prilagoditi za nadaljnjo optimizacijo delovanja.
Mehanske lastnosti
Moč: CP Ti (razred 1) ima natezno trdnost le 240–310 MPa, razred 2 pa doseže 345–415 MPa, kar je razmeroma nizko. Ti razred 5 ima natezno trdnost 860–900 MPa v žarjenem stanju in se lahko po obdelavi s staranjem dvigne na več kot 1100 MPa, kar je več kot dvakrat več kot razred 2 CP Ti.
Duktilnost in sposobnost oblikovanja: CP Ti (razred 1/2) ima odlično duktilnost (raztezek do 20–25 %) in hladno preoblikovanje, kar omogoča enostavno obdelavo v kompleksne oblike (npr. tanko-cevi, plošče). Ti razred 5 ima manjši raztezek (10–15 %) in ga je težje oblikovati, kar zahteva vročo obdelavo ali posebne tehnike obdelave za kompleksne komponente.
Odpornost proti utrujenosti in koroziji: CP Ti ima izjemno odpornost proti koroziji (zlasti v kloridnih, kislih in morskih okoljih) zaradi gostega pasivnega oksidnega filma, vendar je njegova odpornost proti utrujenosti zmerna (okoli 140 MPa za razred 2). Ti razred 5 ohranja dobro odpornost proti koroziji (blizu CP Ti v večini okolij), medtem ko ima bistveno višjo odpornost proti utrujenosti (300–350 MPa), zaradi česar je primeren za aplikacije z visoko-ciklično obremenitvijo (npr. letalske komponente).
Scenariji uporabe
CP Ti (razred 1/2) se uporablja predvsem vkorozijsko-odporne-scenarije nizke obremenitve, kot so cevovodi za kemične procese, ladijski izmenjevalniki toplote, biomedicinski vsadki (npr. stopnje 2 za kirurške instrumente) in arhitekturne obloge. Ti Grade 5 je zlitina delovnega konja zavisoko{0}}močne, visoko{1}}zanesljive aplikacije, vključno s konstrukcijskimi deli za letalstvo (podvozje za letala, komponente motorjev), deli za avtomobilske dirke, medicinskimi vsadki (npr. proteze za kolke in kolena, ki zahtevajo trdnost in biokompatibilnost) ter orodji za vrtanje nafte in plina na morju.
2. Razlogi za znatno razliko v ceni med ti razredom 5 in komercialno čistim titanom
Stroški surovin in legirnih elementov
CP Ti se proizvaja neposredno iz titanove gobe (primarne surovine za izdelke iz titana) samo z nadzorom nečistoč. Nasprotno pa Ti razred 5 zahteva dodajanje -aluminija visoke čistosti in vanadija med taljenjem. Vanadij je redka in draga prehodna kovina (njegova cena je nekajkrat višja od titanove gobe), aluminij pa mora izpolnjevati tudi stroge standarde čistosti za zlitine-za vesoljsko uporabo. Postopek legiranja poveča neposredne stroške surovin za 30–50 % v primerjavi s CP Ti.
Kompleksne zahteve za taljenje in predelavo
Titan je reaktivna kovina, ki zlahka reagira s kisikom, dušikom in vodikom pri visokih temperaturah, zato ga je treba taliti prekvakuumsko obločno pretaljevanje (VAR)postopek (običajno dvojni ali trojni VAR za visoko{0}}kakovostne zlitine). Pri ti razredu 5 morajo biti legirni elementi enakomerno porazdeljeni v titanovi matrici, kar zahteva natančen nadzor temperature taljenja, časa zadrževanja in hitrosti ohlajanja-to poveča stroške energije in postopka. V nasprotju s tem ima taljenje CP Ti enostavnejši nadzor komponent in nižje zahteve glede natančnosti postopka.
Pri nadaljnji obdelavi visoka trdnost in nizka duktilnost Ti razreda 5 pomenita, da zahteva več energijsko-intenzivne vroče obdelave (npr. kovanje pri 900–1000 stopinjah) in naknadne-obdelave (npr. toplotna obdelava, natančna strojna obdelava). Njegova večja trdota prav tako pospeši obrabo orodja med obdelavo, kar poveča stroške zamenjave orodja in časa obdelave. CP Ti je mogoče hladno -oblikovati pri sobni temperaturi z nižjo porabo energije pri obdelavi in stroških orodja.
Dobavna veriga in povpraševanje na trgu
CP Ti ima zrelo dobavno verigo-velikega obsega s stabilnimi količinami proizvodnje (ki predstavlja ~40 % svetovne proizvodnje titana) in širokimi nadaljnjimi aplikacijami (kemična, medicinska, gradbena), kar spodbuja ekonomijo obsega in niža stroške na enoto. Ti razred 5 prevladuje na trgu titanovih zlitin (predstavlja več kot 50 % povpraševanja po titanovih zlitinah), vendar je njegovo povpraševanje osredotočeno v visoko-sektorjih (letalstvo, biomedicina) s strogimi zahtevami glede kakovosti (npr. letalski-razred Ti razreda 5 mora izpolnjevati standarde AMS 4928). Postopek certificiranja (npr. sledljivost materiala, testiranje učinkovitosti) dodaja dodatne stroške, ponudba pa je pogosto omejena s specializiranimi proizvodnimi zmogljivostmi, kar dodatno dviguje cene.
Stroški tehničnih raziskav in razvoja ter nadzora kakovosti
Ti Grade 5 se pogosto uporablja v-kritičnih aplikacijah za varnost (npr. lopatice letalskih motorjev, medicinski vsadki), zato morajo proizvajalci veliko vlagati v raziskave in razvoj, da optimizirajo postopke toplotne obdelave in zagotovijo doslednost--serij. Inšpekcija kakovosti za Ti razred 5 vključuje ne-destruktivno testiranje (ultrazvok, rentgen{-žarki), preskušanje mehanskih lastnosti (nateznost, utrujenost, lezenje) in preverjanje kemične sestave, pri čemer stroški inšpekcijskega pregleda predstavljajo 15–20 % celotnih proizvodnih stroškov. CP Ti ima nižje inšpekcijske pragove kakovosti (osredotočene predvsem na odpornost proti koroziji in osnovne mehanske lastnosti), zato so z njim povezani stroški veliko nižji.
