Ti-10V-2Fe-3Al (Grade 19)
Ti-10V-2Fe-3Al (Grade 19) का परिचय
Ti-10V-2Fe-3Al, या Grade 19, एक metastable beta-titanium मिश्रधातु है जिसे उच्च-मजबूती वाले संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है, जहाँ बेहतर cold formability और deep hardenability की आवश्यकता होती है। यह उच्च टेंसाइल स्ट्रेंथ, उत्कृष्ट toughness, और मध्यम corrosion resistance का अनूठा संयोजन प्रदान करती है—जिससे यह एयरोस्पेस, डिफेंस और औद्योगिक उपकरणों के लिए एक मजबूत विकल्प बनती है।
अपने उच्च यांत्रिक प्रदर्शन और solution-treated अवस्था में अच्छी machinability के कारण, Ti-10V-2Fe-3Al प्रिसिजन CNC मशीन किए गए टाइटेनियम पार्ट्स के लिए उपयुक्त है। इन पार्ट्स को कड़े टॉलरेंस, फाइन सतह फिनिश, और उन्नत CNC मशीनिंग सेवाओं की लचीलापन का लाभ मिलता है—विशेषकर संरचनात्मक एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव कंपोनेंट्स के लिए।
Ti-10V-2Fe-3Al (Grade 19) के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
टाइटेनियम (Ti) | शेष | जंग प्रतिरोध और संरचनात्मक बेस तत्व |
वैनेडियम (V) | 9.0–11.0 | बीटा स्टेबलाइज़र, मजबूती और डक्टिलिटी बढ़ाता है |
लोहा (Fe) | 1.7–2.3 | हर्डनेबिलिटी और टेंसाइल गुण बढ़ाता है |
एल्युमिनियम (Al) | 2.5–3.5 | मजबूती और स्थिरता बढ़ाता है |
ऑक्सीजन (O) | ≤0.15 | अलॉय को मजबूत करता है, डक्टिलिटी में हल्का ट्रेड-ऑफ |
हाइड्रोजन (H) | ≤0.015 | एम्ब्रिटलमेंट से बचाव हेतु नियंत्रित |
नाइट्रोजन (N) | ≤0.03 | अवशिष्ट तत्व |
कार्बन (C) | ≤0.05 | अवशिष्ट तत्व |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 4.64 g/cm³ | ASTM B311 |
गलनांक सीमा | 1580–1620°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 7.2 W/m·K (100°C पर) | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.68 µΩ·m (20°C पर) | ASTM B193 |
तापीय विस्तार | 8.7 µm/m·°C | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 560 J/kg·K (20°C पर) | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 114 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 1100–1250 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 1030–1180 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥10% | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 330–370 HB | ASTM E10 |
क्रीप प्रतिरोध | मध्यम से अच्छा | ASTM E139 |
थकान प्रतिरोध | उच्च | ASTM E466 |
Ti-10V-2Fe-3Al (Grade 19) की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च टेंसाइल और यील्ड स्ट्रेंथ: हीट ट्रीटमेंट के बाद >1000 MPa यील्ड स्ट्रेंथ दिखाता है, कुछ स्टील्स के बराबर, जबकि घनत्व ~45% कम होता है।
अच्छी कोल्ड फॉर्मेबिलिटी: अधिकांश हाई-स्ट्रेंथ टाइटेनियम ग्रेड्स के विपरीत, Grade 19 solution-treated अवस्था में मध्यम डक्टिलिटी बनाए रखता है, जिससे forming ऑपरेशन्स संभव होते हैं।
डीप हर्डनेबिलिटी: मोटे सेक्शन्स में भी समान यांत्रिक गुण प्रदान करता है, जिससे यह forged और load-bearing पार्ट्स के लिए आदर्श है।
पोस्ट-ट्रीटमेंट के साथ वेल्डेबल: solution-treated अवस्था में उचित filler के साथ वेल्डिंग संभव है, और aging के बाद मजबूती पुनः प्राप्त की जा सकती है।
Grade 19 टाइटेनियम के लिए CNC मशीनिंग की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
मध्यम वर्क हार्डनिंग: alpha-beta अलॉयज़ की तुलना में आसान होने के बावजूद, Ti-10V-2Fe-3Al खराब chip control पर वर्क हार्डन हो सकता है।
हीट बिल्डअप और टूल वियर: तापीय चालकता कम होने के कारण उच्च कूलेंट प्रेशर और शार्प टूलिंग की आवश्यकता होती है, ताकि सतह burn या टूल फेल्योर से बचा जा सके।
स्प्रिंगबैक और रिकवरी: इलास्टिक मॉड्यूलस (114 GPa) पतली दीवारों या प्रिसिजन पार्ट्स में हल्का स्प्रिंगबैक उत्पन्न करता है।
सतह गैलिंग: हाई-स्ट्रेंथ beta फेज ड्राई कटिंग या खराब lubrication में कटिंग एज पर smearing या galling पैदा कर सकता है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | अनुशंसा | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | फाइन-ग्रेन कार्बाइड या CBN | मजबूती और वियर प्रतिरोध सुनिश्चित करता है |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN (≥3 µm PVD) | गैलिंग रोकता है और टूल लाइफ बढ़ाता है |
ज्योमेट्री | शार्प पॉज़िटिव रेक, honed edge | वर्क हार्डनिंग और कटिंग फोर्स को कम करता है |
कटिंग स्पीड | 25–55 m/min | टूल तापमान और डिफॉर्मेशन कम करता है |
फीड रेट | 0.10–0.25 mm/rev | अच्छी chip evacuation के साथ साफ कटिंग बनाए रखता है |
कूलेंट | थ्रू-टूल इमल्शन ≥100 bar | प्रभावी चिप फ्लशिंग और कूलिंग प्रदान करता है |
Ti-10V-2Fe-3Al (Grade 19) कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुपालन)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 20–30 | 0.15–0.20 | 2.0–3.0 | 80–100 (थ्रू-टूल) |
फिनिशिंग | 45–60 | 0.05–0.10 | 0.2–0.5 | 100–150 |
Grade 19 टाइटेनियम पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) एयरोस्पेस-ग्रेड फोर्जिंग्स और लैंडिंग गियर पार्ट्स के लिए थकान आयु और संरचनात्मक घनत्व बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट में 750–800°C पर solution treating और 500–550°C पर aging शामिल होती है, ताकि strength और ductility का अनुकूलन किया जा सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग solution-treated अवस्था में संभव है, और पोस्ट-वेल्ड aging के साथ यांत्रिक प्रदर्शन बहाल किया जा सकता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC) चक्रीय थर्मल लोड के संपर्क में आने वाले पार्ट्स पर सतह को ऑक्सिडेशन से बचाने हेतु लागू की जाती है।
CNC मशीनिंग फ्लाइट-क्रिटिकल या सस्पेंशन कंपोनेंट्स के लिए ±0.01 mm तक की उच्च-टॉलरेंस फैब्रिकेशन का समर्थन करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) कॉम्प्लेक्स प्रोफाइल, कूलिंग होल्स या हार्डन पार्ट्स पर माइक्रो-ज्योमेट्री के लिए उपयोग की जाती है।
डीप होल ड्रिलिंग L/D >30:1, straightness <0.3 mm/m और सतह फिनिश Ra ≤1.6 µm प्राप्त करने में सक्षम है।
मटेरियल परीक्षण टेंसाइल, क्रीप और अल्ट्रासोनिक NDT के माध्यम से फेज संरचना, हार्डनेस की समानता, और संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करता है।
मटेरियल परीक्षण और विश्लेषण
Ti-10V-2Fe-3Al के लिए परीक्षण में उच्च-तापमान टेंसाइल स्ट्रेंथ सत्यापन, aging response का कैरेक्टराइजेशन, fracture toughness, और एयरोस्पेस तथा मिलिट्री मानकों के अनुसार अल्ट्रासोनिक फ्लॉ-डिटेक्शन शामिल होता है।
Ti-10V-2Fe-3Al (Grade 19) के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस: एयरक्राफ्ट फिटिंग्स, हाइड्रॉलिक एक्ट्यूएटर्स, और फास्टनर्स जहाँ उच्च मजबूती और कम वजन की जरूरत होती है।
डिफेंस: मिसाइल बॉडीज़, एयरफ्रेम्स और शॉक-एब्जॉर्बिंग असेंबलीज़ के कंपोनेंट्स।
पावर जेनरेशन: हाई-लोड, हाई-स्पीड टरबाइन असेंबलीज़ में संरचनात्मक बोल्ट्स और रोटेटिंग पार्ट्स।
औद्योगिक उपकरण: रोबोटिक फ्रेम्स, आर्टिक्युलेटेड जॉइंट्स, और लोड-बेयरिंग सिस्टम्स जिनमें हल्कापन और टिकाऊपन जरूरी हो।
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