مقدمة
تعتبر سبائك الإنكونيل والتيتانيوم من المواد عالية الأداء والتي تلعب دوراً حاسماً في الهندسة الحديثة. تستكشف هذه المقارنة خصائصها الرئيسية، بما في ذلك التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وأداء درجة الحرارة، والتطبيقات الصناعية. ومن خلال دراسة هذه الجوانب، نهدف إلى تقديم دليل شامل للمهندسين والمصممين في اختيار المواد.
التركيب الكيميائي (مثال السبائك)
| عنصر | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 (TI-6AL-4V) |
|---|---|---|
| نيكل | 50-55 ٪ | - |
| الكروم | 17-21 ٪ | - |
| حديد | الرصيد | 0.40% كحد أقصى |
| التيتانيوم | 0.65-1.15% | الرصيد |
| الألومنيوم | 0.20-0.80% | 5.5-6.75% |
| الفاناديوم | - | 3.5-4.5% |
| الموليبدينوم | 2.80-3.30% | - |
| النيوبيوم | 4.75-5.50% | - |
الخصائص الميكانيكية
| ملكية | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| قوة الشد (MPa) | 1240-1450 | 895-1000 |
| قوة الخضوع (ميجا باسكال) | 1036-1167 | 828-910 |
| استطالة (٪) | 12-21 | 10-15 |
| صلابة (برينل) | 331-415 | 334-363 |
الأداء في درجات حرارة مختلفة
| درجة حرارة التقسية | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| درجة حرارة الغرفة | قوة ممتازة وليونة | نسبة القوة إلى الوزن عالية |
| 200 درجة مئوية | يحافظ على القوة | انخفاض طفيف في القوة |
| 400 درجة مئوية | لا تزال قوية | انخفاض كبير في القوة |
| 600 درجة مئوية | احتفاظ جيد بالقوة | لا ينصح |
| 800 درجة مئوية+ | لا يزال من الممكن استخدامها | غير مناسب |
تطبيقات الصناعة
| صناعة | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| الفضاء | شفرات التوربينات وأنظمة العادم | هياكل هيكل الطائرة، أجزاء المحرك |
| السيارات | دوارات الشاحن التربيني | الصمامات، وقضبان التوصيل |
| المواد الكيميائية | أوعية الضغط والمبادلات الحرارية | المضخات والصمامات |
| Oil & Gas | مكونات رأس البئر | التطبيقات البحرية |
| طبي | - | يزرع، الأدوات الجراحية |
توافر الشكل والحجم
| استمارة | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| ورقة | ✓ | ✓ |
| لوحة | ✓ | ✓ |
| C45 عبارة عن فولاذ متوسط القوة يتمتع بآلية جيدة وخصائص شد ممتازة | ✓ | ✓ |
| الأسلاك | ✓ | ✓ |
| الة النفخ | ✓ | ✓ |
| الخصائص الفيزيائية والميكانيكية العامة في درجة الحرارة المحيطة | ✓ | ✓ |
| مسحوق | ✓ | ✓ |
معايير الإنتاج
| اساسي | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| من | B637, B670 | B348, B381 |
| AMS | 5662، 5664 | 4911, 4928 |
| ASME | SB-637، SB-670 | إس بي-265، إس بي-348 |
المعايير والدرجات الدولية
| دولة | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| الولايات المتحدة الأمريكية | الولايات المتحدة رقم 07718 | الولايات المتحدة R56400 |
| D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب | 2.4668 | 3.7165 |
| D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب | نكف 718 | TI-6AL-4V |
| D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب | GH4169 | TA15 |
خصائص اللحام
| وجه | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | جيد | جيد، ولكن يتطلب الحماية |
| الطرق المفضلة | TIG، MIG، شعاع الناخب | TIG، شعاع الإلكترون |
| المعالجة الحرارية بعد اللحام | مطلوب في كثير من الأحيان | عادة غير مطلوبة |
المعالجة والمعالجة الحرارية
| معالجة | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر | صعبة، وتحتاج إلى أدوات خاصة | صعوبة متوسطة |
| تشكيل | يمكن تشكيلها في درجة حرارة الغرفة | غالبا ما تتشكل عند درجة حرارة مرتفعة |
| الخصائص الميكانيكية | الحل + تصلب العمر | الصلب، علاج الحل |
| العمل الباردة | محدود | معتدل |
تلميع
| وجه | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| قابلية التلميع | جيد | ممتاز |
| طُرق | الميكانيكية ، الصماقة الكهربائية | الميكانيكية والكيميائية |
المميزات والعيوب
| وجه | انكونيل 718 | التيتانيوم الصف 5 |
|---|---|---|
| مزايا | • قوة درجات الحرارة العالية • مقاومة التآكل • مقاومة الزحف | • ارتفاع نسبة القوة إلى الوزن • التوافق الحيوي • مقاومة التآكل |
| سلبيات | • غالي • صعوبة في الماكينة • ثقيل | • غالي • استخدام محدود لدرجة الحرارة العالية • الميل إلى الغضب |
منتجات مماثلة والمقارنة
| ملكية | انكونيل 718 | هاستيلوي إكس | التيتانيوم Gr.5 | Ti-3Al-2.5V |
|---|---|---|---|---|
| القوة (ميغاباسكال) | 1240-1450 | 760 | 895-1000 | 620 |
| أقصى درجة حرارة (درجة مئوية) | 700 | 1000 | 400 | 400 |
| الكثافة (ز/سم) | 8.19 | 8.22 | 4.43 | 4.48 |
| يكلف | عالي | عالية جدًا | عالي | معتدل |
| آلية | مسكين | مسكين | معتدل | جيد |
خاتمة
تسلط هذه المقارنة الضوء على المزايا المميزة لسبائك إنكونيل والتيتانيوم. يتفوق Inconel في قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، وهو مثالي للصناعات الفضائية والكيميائية. توفر سبائك التيتانيوم نسب قوة إلى وزن فائقة وتوافقًا حيويًا، وتوجد تطبيقات في مجال الطيران والمجالات الطبية.
يعتمد الاختيار بين هذه المواد على متطلبات محددة مثل درجة حرارة التشغيل، واحتياجات القوة، وقيود الوزن، ومقاومة التآكل. ومع تقدم علم المواد، فمن المرجح أن يشهد كلاهما المزيد من التحسينات والتطبيقات الجديدة.
عند اختيار المواد، ضع في اعتبارك جميع العوامل ذات الصلة بما في ذلك متطلبات الأداء وفعالية التكلفة وتحديات المعالجة. التشاور مع موردي المواد والخبراء للحصول على أحدث البيانات والمشورة.
هذه النظرة العامة بمثابة نقطة انطلاق لاختيار المواد. قم دائمًا بالرجوع إلى خصائص الدرجة المحددة وإجراء اختبار شامل للتطبيقات المهمة. ومع استمرار تطور الصناعات، سيظل فهم هذه المواد عالية الأداء وتطبيقها بشكل صحيح أمرًا ضروريًا لدفع الابتكار والتقدم التكنولوجي.