مخطط درجات التيتانيوم الصناعي الأكثر شمولاً

تكمن القيمة الأساسية لجدول درجات التيتانيوم في توحيد مختلف أنظمة المعايير الوطنية ضمن إطار مرجعي واحد. لا يقتصر الجدول الشامل على مطابقة الدرجات فحسب، بل يوفر أيضًا معايير الأداء الأساسية وأوصاف الخصائص، مما يُشكل أساسًا للاختيار الأولي للمواد.

يوضح الجدول أدناه ملخصًا لخصائص ومعامِلات ومجالات تطبيق درجات التيتانيوم السائدة دوليًا.

قائمة درجات التيتانيوم للقطاعات الصناعية الرئيسية

تختلف تفضيلات القطاعات الصناعية المختلفة لدرجات التيتانيوم بناءً على بيئات التشغيل ومتطلبات الأداء واعتبارات التكلفة. في مجال الفضاء، يُعدّ Gr5 (TC4) الخيار الأمثل لمعدات هبوط الطائرات، وهياكل هياكل الطائرات، وأغلفة محركات الصواريخ، نظرًا لتوازنه المتميز بين المتانة وقابلية اللحام وخصائص مقاومة التعب.

بالنسبة لمكونات المحرك، مثل أقراص الضاغط وشفراته، والتي تتطلب مقاومة شديدة لدرجات الحرارة العالية، تُستخدم سبائك مقاومة للحرارة مثل Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo وTC11 (المعيار الروسي BT9) بشكل أكثر شيوعًا. تواجه الهندسة البحرية بيئات تآكلية عالية الضغط في أعماق البحار. تتميز سبيكة التيتانيوم Ti551 الجديدة، بالإضافة إلى ضمانها قوة عالية ومقاومة عالية للتآكل الناتج عن الإجهاد، بفعالية فائقة من حيث التكلفة، مما يجعلها مناسبة تمامًا لتصنيع هياكل الضغط للغواصات في أعماق البحار.

في المعالجة الكيميائية والتصنيع العام، يكمن الهدف في موازنة مقاومة التآكل مع التكلفة. ونتيجةً لذلك، تُستخدم درجات التيتانيوم النقية الصناعية، مثل Gr1 وGr2، على نطاق واسع في تصنيع المبادلات الحرارية والمفاعلات وأنظمة الأنابيب.

تُولي الصناعة الطبية الأولوية للتوافق الحيوي والمتانة. تُعد الدرجة الخامسة (TC4) ومتغيراتها منخفضة العناصر الخلالية (TC4 ELI) مواد مثالية لتصنيع الغرسات طويلة الأمد، مثل المفاصل الاصطناعية وصفائح العظام.

جدول تصنيف التيتانيوم لاحتواء المعادن الثمينة

لتحسين الأداء في البيئات شديدة القسوة، تُدمج بعض سبائك التيتانيوم معادن ثمينة مثل البلاديوم والروثينيوم. تُصنف هذه السبائك عادةً بشكل منفصل في جداول درجات سبائك التيتانيوم، وتتميز بمقاومتها الفائقة للتآكل، خاصةً في البيئات الحمضية المختزلة.

على سبيل المثال، تُدمج درجتا ASTM Gr7 و Gr11 البلاديوم المعدني في التيتانيوم النقي الصناعي. تُعزز هذه الإضافة النزرة مقاومة التآكل بشكل كبير في البيئات غير المؤكسدة، مثل حمضي الهيدروكلوريك والكبريتيك. على الرغم من التكلفة الأولية المرتفعة للمواد، فإن استخدام سبائك التيتانيوم المحتوية على البلاديوم في المعدات الحيوية في الصناعة الكيميائية - مثل المفاعلات والمبادلات الحرارية والمضخات/الصمامات - يُطيل عمر المعدات بشكل ملحوظ. وغالبًا ما يكون هذا أكثر توفيرًا على مدار دورة الحياة بأكملها.

(مصنع دونغشنغ لإعادة تدوير المعادن الثمينة يعيد تدوير هذا النوع من سبائك التيتانيوم بأسعار مرتفعة)

ويؤكد وجود هذه المواد عالية الجودة على الدور الذي لا يمكن الاستغناء عنه لمخطط درجة التيتانيوم في اختيار المواد لظروف التشغيل المتخصصة.

مخططات استخدامات درجات التيتانيوم في المجالات الصناعية

في التطبيقات العملية، تُعدّ جداول تصنيف التيتانيوم جزءًا لا يتجزأ من كل مرحلة من مراحل اختيار المشروع وتصميمه وشرائه وتصنيعه. يقوم المهندس المتمرس الذي يختار المواد اللازمة للمعدات الجديدة بمراجعة هذه الجداول أولًا لمقارنة المواد المكافئة عبر أنظمة قياسية مختلفة، وهي خطوة بالغة الأهمية في المشاريع التعاونية الدولية.

على سبيل المثال، عند تصميم معدات كيميائية لعميل أوروبي يُحدد تيتانيوم Gr2 في الرسومات، يُتيح الاطلاع على جدول التحويل تحديدًا سريعًا للمادة القياسية الوطنية الصينية TA2 المُناسبة للشراء والمعالجة. هذا يضمن توافق خصائص المواد مع متطلبات التصميم، مع تجنب أخطاء الشراء وتأخيرات الجدول الزمني الناتجة عن اختلافات المعايير.

علاوة على ذلك، ومع تزايد أهمية مبادئ التنمية المستدامة، تزداد أهمية صناعة إعادة تدوير سبائك التيتانيوم . تعتمد عملية إعادة التدوير الفعّالة على التحديد الدقيق لتركيبة الخردة، مما يجعل جدول تحويل درجات سبائك التيتانيوم أداةً أساسيةً لتصنيف مختلف درجات نفايات التيتانيوم. توجد دوليًا معايير متخصصة لإعادة تدوير سبائك التيتانيوم، مثل المعيار GB/T 45057-2024 "سبائك التيتانيوم المعاد تدويرها". ينظم هذا المعيار معالجة مواد سبائك التيتانيوم المعاد تدويرها، ويضمن جودة سبائك التيتانيوم المعاد تدويرها، ويدفع عجلة التطوير الصناعي لإعادة تدوير التيتانيوم.