Ti-7Al
Ti-7Al का परिचय
Ti-7Al, जिसे Titanium-7Aluminum के नाम से भी जाना जाता है, एक नियर-अल्फा टाइटेनियम मिश्रधातु है जिसे उच्च-तापमान संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है, जहाँ दीर्घकालिक स्थिरता, उत्कृष्ट क्रीप प्रतिरोध और बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। उच्च एल्यूमिनियम सामग्री फेज स्थिरता और ऊँचे तापमान पर शक्ति बनाए रखने में मदद करती है, जिससे यह एयरोस्पेस, समुद्री (मरीन) और पावर जनरेशन वातावरण के लिए आदर्श बनती है।
Ti-7Al को आमतौर पर एनील्ड या सॉल्यूशन-ट्रीटेड अवस्था में प्रोसेस किया जाता है, जिससे इसे सटीक CNC मशीन्ड टाइटेनियम पार्ट्स में निर्मित किया जा सकता है। ये पार्ट्स विशेष रूप से एयरक्राफ्ट कंप्रेसर घटकों, हॉट-सेक्शन इंजन पार्ट्स और ऑक्सीकरण वाले वातावरण के लिए CNC मशीनिंग सेवाओं के माध्यम से उच्च सटीकता और स्थिरता के साथ बनाए जाते हैं।
Ti-7Al के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
टाइटेनियम (Ti) | शेष | जंग और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के साथ बेस मैट्रिक्स |
एल्यूमिनियम (Al) | 6.5–7.5 | अल्फा स्टेबलाइज़र जो उच्च-तापमान शक्ति बढ़ाता है |
ऑक्सीजन (O) | ≤0.15 | मिश्रधातु को मजबूत करता है; नम्यता के लिए नियंत्रित होना चाहिए |
कार्बन (C) | ≤0.08 | अवशिष्ट तत्व |
हाइड्रोजन (H) | ≤0.015 | भंगुरता से बचने के लिए नियंत्रित |
नाइट्रोजन (N) | ≤0.03 | अल्प/सूक्ष्म अवशिष्ट |
आयरन (Fe) | ≤0.25 | अवशिष्ट तत्व |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 4.48 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1600–1670°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 100°C पर 6.4 W/m·K | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 20°C पर 1.65 µΩ·m | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 8.4 µm/m·°C | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 20°C पर 560 J/kg·K | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 116 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एनील्ड अवस्था)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्य शक्ति | 830–900 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 780–850 MPa | ASTM E8/E8M |
विस्तार | ≥12% | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 270–300 HB | ASTM E10 |
क्रीप प्रतिरोध | 500°C तक उत्कृष्ट | ASTM E139 |
थकान प्रतिरोध | उच्च | ASTM E466 |
Ti-7Al की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च-तापमान शक्ति: 450°C से ऊपर उत्कृष्ट यांत्रिक अखंडता बनाए रखता है, उच्च-प्रदर्शन एयरोस्पेस इंजनों और संरचनाओं के लिए उपयुक्त।
उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध: उच्च Al सामग्री स्थिर TiO₂-Al₂O₃ नैनोपार्टिकल फिल्म बनाने में मदद करती है, जिससे थर्मल स्केलिंग प्रतिरोध मिलता है।
उत्कृष्ट क्रीप प्रदर्शन: Ti-7Al ऊँचे तापमान पर निरंतर लोड के तहत दीर्घकालिक आयामी और यांत्रिक स्थिरता प्रदान करता है।
अच्छी वेल्डेबिलिटी: उपयुक्त इनर्ट गैस शील्डिंग और पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट के साथ इसे फ्यूज़न वेल्ड किया जा सकता है।
Ti-7Al के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
वर्क हार्डनिंग: मशीनिंग के दौरान यह मिश्रधातु कठोर होने की प्रवृत्ति रखती है, इसलिए उचित फीड रेट के बिना लगातार पास अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाते हैं।
कम तापीय चालकता: कटिंग ज़ोन के पास गर्मी जमा होने से तापीय क्षति का जोखिम बढ़ता है और टूल लाइफ कम होती है।
लोचीय रिकवरी: मध्यम मापांक के कारण स्प्रिंगबैक फिनिशिंग ऑपरेशनों में आयामी टॉलरेंस को प्रभावित करता है।
ऑक्साइड सतह कठोरता: हीट-ट्रीटेड या ऑक्सीकृत सतहें घर्षणीय होती हैं और टूल वियर बढ़ा सकती हैं।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | फाइन-ग्रेन कार्बाइड या CBN | तापीय और घर्षणीय घिसाव के विरुद्ध उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है |
कोटिंग | AlTiN या TiCN | हीट रेज़िस्टेंस बढ़ाता है और टूल घर्षण कम करता है |
ज्यामिति | पॉजिटिव रेक, होन्ड एज | कटिंग बल कम करता है और चिप चिपकने को घटाता है |
कटिंग गति | 20–45 m/min | तापीय प्रभाव और सतह गुणवत्ता को नियंत्रित करता है |
फीड दर | 0.10–0.20 mm/rev | कुशल चिप रिमूवल और बेहतर सतह फिनिश सुनिश्चित करता है |
कूलेंट | हाई-प्रेशर इमल्शन ≥100 bar | हीट और चिप नियंत्रण के लिए आवश्यक |
Ti-7Al 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 | 40–50 | 0.05–0.10 | 0.2–0.5 | 100–150 |
Ti-7Al टाइटेनियम पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) थकान शक्ति में सुधार करता है और माइक्रोस्ट्रक्चर को घना बनाता है, जो एयरोस्पेस टरबाइन हार्डवेयर के लिए महत्वपूर्ण है।
हीट ट्रीटमेंट में 700–850°C पर एनीलिंग या एजिंग ट्रीटमेंट शामिल हैं ताकि क्रीप प्रदर्शन और स्ट्रेस रिलैक्सेशन बेहतर हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग इनर्ट शील्डिंग के तहत उच्च-शक्ति वेल्ड जॉइंट्स सक्षम करती है, और यांत्रिक स्थिरता के लिए बाद में हीट ट्रीटमेंट किया जाता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC) इंजन केसिंग और ऑक्सीकरण वातावरण के लिए तापीय प्रतिरोध बढ़ाती है।
CNC मशीनिंग प्रिसिजन एयरोस्पेस और रक्षा अनुप्रयोगों के लिए टाइट-टॉलरेंस उत्पादन सुनिश्चित करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) कठिन-से-मशीन सेक्शनों में अत्यंत सटीक ज्यामिति की अनुमति देता है।
डीप होल ड्रिलिंग L/D >30:1 के साथ लंबी चैनल क्रिएशन और सतह फिनिश ≤1.6 µm सक्षम करती है।
सामग्री परीक्षण में क्रीप और तन्य सत्यापन, माइक्रोस्ट्रक्चर परीक्षण, और अल्ट्रासोनिक दोष निरीक्षण शामिल हैं।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
Ti-7Al घटकों का सत्यापन क्रीप रप्चर टेस्ट, तन्य गुण आकलन, फेज पहचान के लिए XRD, SEM इमेजिंग और एयरोस्पेस गुणवत्ता मानकों के अनुरूप अल्ट्रासोनिक परीक्षण से किया जाता है।
Ti-7Al के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस: इंजन स्टेटर्स, कंप्रेसर रिंग्स और हॉट सेक्शन फास्टनर्स जिन्हें ऑक्सीकरण और क्रीप प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
पावर जनरेशन: स्ट्रीम टरबाइन ब्लेड्स और संरचनात्मक बोल्टिंग जो निरंतर तापीय लोड के अधीन होती है।
औद्योगिक उपकरण: उच्च-तापमान टूलिंग, थर्मल रिएक्टर्स और रोटेटिंग शाफ्ट के लिए घटक।
रक्षा: एयरोस्पेस रक्षा ब्रैकेट्स और प्रणोदन संरचनाएँ जो बदलते उच्च तापमान के संपर्क में रहती हैं।
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