Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553)
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553) का परिचय
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr, जिसे व्यापक रूप से Ti5553 के नाम से जाना जाता है, एक उच्च-मजबूती वाली नियर-बीटा टाइटेनियम मिश्रधातु है जिसे एयरोस्पेस, डिफेंस और संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है, जहाँ असाधारण यांत्रिक प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। यह अपने उत्कृष्ट strength-to-weight अनुपात, उच्च थकान प्रतिरोध और डीप हार्डनेबिलिटी के लिए जाना जाता है, जिससे यह अत्यधिक लोडिंग परिस्थितियों में काम करने वाले कंपोनेंट्स के लिए आदर्श बनता है।
अपनी कठोरता और धातुकर्मीय जटिलता के कारण, Ti5553 को उन्नत CNC मशीनिंग सेवाओं का उपयोग करके ही सर्वोत्तम रूप से प्रोसेस किया जाता है। Ti5553 से बने उच्च-परिशुद्धता CNC मशीन किए गए टाइटेनियम पार्ट्स को कड़े डायमेंशनल टॉलरेंस और सख्त सतह फिनिश आवश्यकताओं को पूरा करना होता है, विशेष रूप से विमान संरचनात्मक तत्वों, लैंडिंग गियर और सैन्य प्रणालियों में उपयोग के लिए।
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553) के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
टाइटेनियम (Ti) | शेष | जंग प्रतिरोध और बेस स्ट्रेंथ प्रदान करता है |
एल्युमिनियम (Al) | 4.5–5.5 | अल्फा स्टेबलाइज़र, उच्च तापमान पर मजबूती बढ़ाता है |
वैनेडियम (V) | 4.5–5.5 | बीटा स्टेबलाइज़र, थकान प्रतिरोध और टफनेस में सुधार करता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 4.5–5.5 | क्रीप प्रतिरोध और हार्डनेबिलिटी बढ़ाता है |
क्रोमियम (Cr) | 2.5–3.5 | फेज स्थिरता और जंग प्रतिरोध में योगदान देता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | ≤0.3 | क्रीप और थकान प्रतिरोध बढ़ाता है |
ऑक्सीजन (O) | ≤0.15 | मिश्रधातु को मजबूत करता है, डक्टिलिटी को प्रभावित करता है |
लोहा (Fe) | ≤0.25 | अवशिष्ट तत्व |
हाइड्रोजन (H) | ≤0.015 | एम्ब्रिटलमेंट रोकने के लिए नियंत्रित |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 4.78 g/cm³ | ASTM B311 |
गलनांक सीमा | 1600–1650°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 6.8 W/m·K (100°C पर) | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.70 µΩ·m (20°C पर) | ASTM B193 |
तापीय विस्तार | 8.6 µm/m·°C | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 560 J/kg·K (20°C पर) | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 115 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 1100–1350 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 1030–1250 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥8% | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 340–390 HB | ASTM E10 |
क्रीप प्रतिरोध | उत्कृष्ट | ASTM E139 |
थकान प्रतिरोध | उच्च | ASTM E466 |
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553) की प्रमुख विशेषताएँ
अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ: 1200 MPa से अधिक यील्ड स्ट्रेंथ के साथ, Ti5553 प्रदर्शन में स्टील को टक्कर देता है, जबकि इसका घनत्व लगभग आधा होता है।
बीटा फेज का प्रभुत्व: इसकी नियर-बीटा माइक्रोस्ट्रक्चर उत्कृष्ट हार्डनेबिलिटी और अच्छी थर्मल प्रोसेसेबिलिटी देती है, जो फोर्ज्ड या मोटे सेक्शन वाले कंपोनेंट्स के लिए आदर्श है।
उत्कृष्ट फ्रैक्चर टफनेस: हाई-साइकिल थकान वातावरणों में अच्छा प्रदर्शन करता है, जो एयरोस्पेस फास्टनर्स और स्ट्रक्चरल लिंक्स के लिए महत्वपूर्ण है।
थर्मल स्थिरता और वेल्डेबिलिटी: यद्यपि बीटा कंटेंट के कारण वेल्डिंग चुनौतीपूर्ण है, उचित फिलर और पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट के साथ इसे सफलतापूर्वक किया जा सकता है।
Ti5553 के लिए CNC मशीनिंग की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
उच्च मजबूती और वर्क हार्डनिंग: Ti5553 तेज़ी से वर्क और हार्डन होता है, जिससे कटिंग फोर्स बढ़ते हैं और यदि अनुकूलित टूल्स के साथ मशीनिंग न हो तो सतह विकृति हो सकती है।
कम तापीय चालकता: टूल-वर्कपीस इंटरफेस पर ऊष्मा उत्पन्न करता है, जिससे टूल वियर तेज़ होता है और डायमेंशनल ड्रिफ्ट का जोखिम बढ़ता है।
टूल चिपकना और नॉचिंग: मिश्रधातु का बीटा फेज गैलिंग और नॉच वियर को बढ़ावा देता है, विशेषकर टर्निंग और ड्रिलिंग के दौरान टूल एजेज पर।
कड़ा टॉलरेंस नियंत्रण: स्प्रिंगबैक और इलास्टिक रिकवरी (~115 GPa मॉड्यूलस) अंतिम फिनिशिंग चरणों में कम्पेन्सेशन की आवश्यकता पैदा करती है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | अनुशंसा | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | फाइन-ग्रेन कार्बाइड या CBN | उच्च कटिंग स्ट्रेस के तहत टिकाऊपन सुनिश्चित करता है |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN (≥4 µm) | थर्मल और एब्रैसिव सुरक्षा प्रदान करता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक, एज होंड | कटिंग प्रेशर और एज वियर को कम करता है |
कटिंग स्पीड | 20–50 m/min | थर्मल बिल्डअप कम करता है |
फीड रेट | 0.10–0.25 mm/rev | क्लीन चिप फॉर्मेशन सुनिश्चित करता है |
कूलेंट | हाई-प्रेशर इमल्शन ≥100 bar | टूल ओवरहीटिंग और चिप वेल्डिंग को रोकता है |
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553) 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 |
Ti5553 टाइटेनियम पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) थकान प्रतिरोध और संरचनात्मक सुदृढ़ता बढ़ाता है, लैंडिंग गियर और लिंकेज सिस्टम्स के लिए आदर्श।
हीट ट्रीटमेंट में ~830–870°C पर सॉल्यूशन ट्रीटमेंट और 480–600°C पर एजिंग शामिल होती है ताकि स्ट्रेंथ का अनुकूलन किया जा सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग के लिए बीटा-कम्पैटिबल फिलर और पोस्ट-वेल्ड स्ट्रेस रिलीफ की आवश्यकता होती है ताकि अल्फा केस या भंगुरता (brittleness) से बचा जा सके।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC) उच्च तापमान थ्रस्ट और प्रोपल्शन वातावरणों में कंपोनेंट्स की सुरक्षा करती है।
CNC मशीनिंग कंट्रोल आर्म्स और हाई-लोड स्ट्रक्चरल ब्रैकेट्स जैसे पार्ट्स पर ±0.01 mm टॉलरेंस सुनिश्चित करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) जटिल आंतरिक प्रोफाइल और सूक्ष्म फीचर्स के लिए उपयुक्त है।
डीप होल ड्रिलिंग मोटे या संरचनात्मक एयरोस्पेस असेंबली में Ra ≤1.6 µm के साथ सीधाई <0.3 mm/m प्रदान करती है।
मटेरियल परीक्षण में SEM, हार्डनेस मैपिंग, क्रीप विश्लेषण और अल्ट्रासोनिक निरीक्षण शामिल हैं ताकि एयरोस्पेस-ग्रेड अनुपालन सुनिश्चित हो सके।
मटेरियल परीक्षण और विश्लेषण
Ti5553 का मूल्यांकन उच्च तापमान पर टेंसाइल टेस्टिंग, माइक्रोस्ट्रक्चरल फेज वैलिडेशन, क्रीप प्रतिरोध टेस्टिंग और अल्ट्रासोनिक NDT के माध्यम से किया जाता है, AMS और ASTM मानकों के अनुरूप।
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553) के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस: बल्कहेड्स, लैंडिंग गियर बीम्स और संरचनात्मक सदस्यों में उपयोग, जहाँ अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ की आवश्यकता होती है।
डिफेंस: आर्मर फ्रेम्स, मिसाइल कंपोनेंट्स और ब्लास्ट-रेज़िस्टेंट संरचनाओं में लागू।
पावर जेनरेशन: कंप्रेसर केसिंग्स और टरबाइन कंपोनेंट्स के लिए आदर्श, जो साइक्लिक लोड्स के संपर्क में रहते हैं।
औद्योगिक उपकरण: ऑटोमेशन और रोबोटिक्स में हाई-स्ट्रेस मैकेनिकल कपलिंग्स और लोड-बेयरिंग असेंबलीज़।
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