Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3)
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3) का परिचय
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, जिसे आम तौर पर Ti-15-3 कहा जाता है, एक मेटास्टेबल बीटा-टाइटेनियम मिश्रधातु है जिसे एयरोस्पेस और उच्च-प्रदर्शन औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है। यह अपने उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात, उत्कृष्ट कोल्ड फॉर्मेबिलिटी और हीट ट्रीटमेंट के बाद बेहतरीन टफनेस के लिए जानी जाती है। Ti-15-3 विशेष रूप से रोल-फॉर्मिंग, सुपरप्लास्टिक फॉर्मिंग और कोल्ड डीप ड्रॉइंग के लिए उपयुक्त है, साथ ही प्रिसिजन CNC मशीनिंग के लिए भी।
सॉल्यूशन-ट्रीटेड अवस्था में इसकी उत्कृष्ट मशीनिंग क्षमता के कारण, Ti-15-3 उच्च-प्रदर्शन CNC मशीन्ड टाइटेनियम पार्ट्स बनाने के लिए एक आदर्श विकल्प है। उन्नत CNC मशीनिंग सेवाओं के माध्यम से निर्मित ये पार्ट्स अक्सर एयरोस्पेस फ्रेम, इंजन सपोर्ट और ऐसे प्रिसिजन घटकों में पाए जाते हैं जहाँ उच्च मजबूती और थकान प्रतिरोध आवश्यक होता है।
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3) के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
टाइटेनियम (Ti) | शेष | संरचनात्मक आधार और जंग प्रतिरोध प्रदान करता है |
वैनाडियम (V) | 14.0–16.0 | बीटा स्टेबलाइज़र, मजबूती और हार्डनेबिलिटी बढ़ाता है |
क्रोमियम (Cr) | 2.5–3.5 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और क्रीप गुणों में सुधार करता है |
टिन (Sn) | 2.5–3.5 | तापीय स्थिरता और मजबूती में योगदान देता है |
एल्यूमिनियम (Al) | 2.5–3.5 | थकान प्रतिरोध और फेज नियंत्रण को बेहतर बनाता है |
ऑक्सीजन (O) | ≤0.13 | मजबूती बढ़ाता है; नम्यता के लिए नियंत्रित होना चाहिए |
हाइड्रोजन (H) | ≤0.015 | भंगुरता से बचने के लिए सीमित |
कार्बन (C) | ≤0.08 | अवशिष्ट तत्व |
आयरन (Fe) | ≤0.30 | अवशिष्ट तत्व |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 4.66 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1590–1650°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 100°C पर 6.6 W/m·K | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 20°C पर 1.68 µΩ·m | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 8.6 µm/m·°C | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 20°C पर 550 J/kg·K | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 105 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन-ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्य शक्ति | 1000–1200 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 950–1150 MPa | ASTM E8/E8M |
विस्तार | ≥8% | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 330–360 HB | ASTM E10 |
थकान प्रतिरोध | उच्च | ASTM E466 |
कोल्ड फॉर्मेबिलिटी | उत्कृष्ट | ASTM F1162 |
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3) की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च मजबूती और हल्का वजन: Ti-15-3 लगभग स्टील के आधे वजन पर 1000 MPa से अधिक तन्य शक्ति प्रदान करता है, जिससे यह संरचनात्मक एयरोस्पेस घटकों के लिए आदर्श है।
उत्कृष्ट कोल्ड वर्केबिलिटी: अधिकांश टाइटेनियम मिश्रधातुओं के विपरीत, Ti-15-3 को बिना क्रैक हुए जटिल ज्यामिति में कोल्ड-फॉर्म किया जा सकता है, जिससे निर्माण चरण कम होते हैं।
श्रेष्ठ थकान प्रतिरोध: चक्रीय लोडिंग के तहत यांत्रिक गुण बनाए रखता है, विशेषकर विमान स्किन और ब्रैकेट घटकों के लिए उपयोगी।
अच्छी हीट-ट्रीटेबलिटी: मजबूती, टफनेस और थकान आयु को फाइन-ट्यून करने के लिए पूरी तरह हीट-ट्रीटेबल।
Ti-15-3 टाइटेनियम के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
टूल घिसाव: अल्फा या अल्फा-बीटा मिश्रधातुओं की तुलना में अधिक मशीन योग्य होने के बावजूद, Ti-15-3 सूखी या कमजोर लुब्रिकेशन स्थितियों में अनकोटेड टूल्स पर घर्षणीय घिसाव पैदा करता है।
कम तापीय चालकता: गर्मी टूल-वर्कपीस इंटरफेस पर केंद्रित रहती है, जिससे उच्च कूलेंट प्रेशर के बिना टूल जल्दी खराब हो सकता है।
लोचीय रिकवरी: 105 GPa मापांक के साथ, कटिंग के बाद स्प्रिंगबैक टाइट-टॉलरेंस पार्ट्स में आयामी सटीकता को प्रभावित करता है।
वर्क हार्डनिंग: हार्डनिंग और सतह खुरदरापन को कम करने के लिए शार्प टूल्स और उपयुक्त फीड की आवश्यकता होती है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | कार्बाइड (K20/K30 ग्रेड) | घिसाव और गर्मी के विरुद्ध टिकाऊपन प्रदान करता है |
कोटिंग | AlTiN या TiCN | ऑक्सीकरण और गैलिंग का प्रतिरोध |
ज्यामिति | पॉजिटिव रेक, होन्ड एज | तनाव संकेन्द्रण और बर्र (burr) बनने को कम करता है |
कटिंग गति | 25–50 m/min | गर्मी और मटेरियल रिमूवल का संतुलन |
फीड दर | 0.10–0.25 mm/rev | कम कंपन के साथ साफ शियरिंग में सहायता |
कूलेंट | थ्रू-टूल इमल्शन ≥100 bar | ताप प्रबंधन और टूल लाइफ सुनिश्चित करता है |
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3) कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुपालन)
ऑपरेशन | गति (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 | 40–55 | 0.05–0.10 | 0.2–0.5 | 100–150 |
Ti-15-3 टाइटेनियम पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) थकान शक्ति बढ़ाता है और आंतरिक रिक्तताओं को हटाकर संरचनात्मक अखंडता में वृद्धि करता है।
हीट ट्रीटमेंट में ~800°C पर सॉल्यूशन ट्रीटमेंट के बाद 480–540°C पर एजिंग शामिल है, जिससे अधिकतम मजबूती और नम्यता मिलती है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट के साथ विश्वसनीय असेंबली सक्षम करती है ताकि सामग्री गुण पुनर्स्थापित हो सकें।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC) उच्च-तापमान चक्रीय वातावरण में सुरक्षा प्रदान करती है, विशेषकर एयरोस्पेस प्रणालियों में।
CNC मशीनिंग विमान ब्रैकेट्स, कंट्रोल लिंकिज़ और संरचनात्मक रिब्स के लिए ±0.01 mm टॉलरेंस का समर्थन करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) एज्ड या हार्ड-मशीन्ड घटकों पर सटीक माइक्रो-फीचर निर्माण प्रदान करती है।
डीप होल ड्रिलिंग एयरोस्पेस और टूलिंग अनुप्रयोगों के लिए Ra ≤1.6 µm तथा L/D >30:1 के साथ सीधे बोर (straight bores) की अनुमति देती है।
सामग्री परीक्षण में माइक्रोस्ट्रक्चर सत्यापन, हार्डनेस प्रोफाइलिंग, थकान परीक्षण और AMS मानकों के अनुसार NDT शामिल हैं।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
Ti-15-3 भागों पर थकान परीक्षण, फेज संरचना सत्यापन (SEM/XRD के माध्यम से), एजिंग के बाद तन्य परीक्षण, तथा अल्ट्रासोनिक NDT किया जाता है ताकि फ्लाइट-रेडी और उच्च-लोड घटकों के लिए सामग्री प्रदर्शन सत्यापित हो सके।
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3) के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस: विमान फ्रेम, ब्रैकेट्स, एक्चुएटर्स और फॉर्म्ड स्किन्स—उच्च थकान प्रतिरोध और कोल्ड फॉर्मेबिलिटी से लाभान्वित।
रक्षा: हल्के, उच्च-शक्ति संरचनात्मक सदस्य और मिसाइल केसिंग घटक।
औद्योगिक उपकरण: उन्नत ऑटोमेशन में लोड-बेयरिंग आर्म्स और डायनेमिक घटक।
पावर जनरेशन: तापीय और कंपन-जनित थकान के संपर्क में आने वाली रोटेटिंग संरचनाएँ और फिटिंग्स।
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