Giá trị cốt lõi của biểu đồ phân loại titan nằm ở việc thống nhất các hệ thống tiêu chuẩn quốc gia khác nhau trong một khung tham chiếu duy nhất. Một biểu đồ hoàn chỉnh không chỉ bao gồm sự tương ứng về phân loại mà còn cung cấp các thông số hiệu suất cơ bản và mô tả đặc tính, làm cơ sở cho việc lựa chọn vật liệu sơ bộ.
Bảng dưới đây tóm tắt các đặc điểm, thông số và lĩnh vực ứng dụng của các loại titan phổ biến trên thế giới.
| Cấp | Kiểu | Thành phần chính | Độ bền kéo (MPa) | Đặc trưng | Ứng dụng | Phạm vi giá (USD/kg) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lớp 1 (TA1) | Titan nguyên chất công nghiệp | Ti ≥99,5% | 240-370 | Độ dẻo cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời | Đường ống hóa chất, cấy ghép y tế | 11-19 đô la |
| Lớp 2 (TA2) | Titan cấp công nghiệp | Ti (cân bằng), Fe<br />0,30, O<0,25 | 440-500 | Độ bền vừa phải, khả năng chống ăn mòn tốt | Hệ thống làm mát bằng nước biển, máy bơm/van/đường ống | 12-21 đô la |
| Lớp 5 (TC4) | loại α+β | Ti-6Al-4V | 895-1100 | Độ bền cao, tính chất tổng thể tốt | Linh kiện kết cấu hàng không vũ trụ, y tế, thiết bị thể thao cao cấp | 44-77 đô la |
| Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | Gần α | Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | 860-900 | Độ ổn định nhiệt độ cao tuyệt vời | Linh kiện máy nén động cơ hàng không | - |
| Ti-10V-2Fe-3Al | loại β | Ti-10V-2Fe-3Al | 1200-1350 | Độ bền cực cao, có thể chịu được tuổi tác | Bánh đáp máy bay, thanh truyền động đua | - |
| BT9 (tiêu chuẩn Nga) | Kiểu gần α | Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si | - | Độ bền nhiệt độ cao và khả năng chống rão tuyệt vời | Đĩa, cánh quạt, rôto động cơ hàng không | - |
Mỗi ngành công nghiệp có sở thích riêng về cấp độ titan dựa trên môi trường vận hành cụ thể, yêu cầu về hiệu suất và cân nhắc về chi phí. Trong ngành hàng không vũ trụ, Gr5 (TC4) là lựa chọn ưu tiên cho càng hạ cánh máy bay, kết cấu khung máy bay và vỏ động cơ tên lửa nhờ sự cân bằng vượt trội giữa độ bền, khả năng hàn và đặc tính chịu mỏi.
Đối với các bộ phận động cơ như đĩa và cánh máy nén, vốn đòi hỏi khả năng chịu nhiệt độ cực cao, các hợp kim chịu nhiệt như Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo và TC11 (tiêu chuẩn BT9 của Nga) được sử dụng phổ biến hơn. Kỹ thuật hàng hải phải đối mặt với môi trường áp suất cao và ăn mòn dưới biển sâu. Hợp kim titan Ti551 mới, vừa đảm bảo độ bền cao và khả năng chống ăn mòn ứng suất, vừa mang lại hiệu quả chi phí vượt trội, rất phù hợp để chế tạo vỏ chịu áp suất của tàu lặn biển sâu.
Trong chế biến hóa học và sản xuất nói chung, mục tiêu hướng đến là cân bằng giữa khả năng chống ăn mòn và chi phí. Do đó, các loại titan tinh khiết công nghiệp như Gr1 và Gr2 được sử dụng rộng rãi để sản xuất bộ trao đổi nhiệt, lò phản ứng và hệ thống đường ống.
Ngành y tế ưu tiên tính tương thích sinh học và độ bền. Vật liệu TC4 loại 5 và các biến thể có hàm lượng thành phần kẽ thấp (TC4 ELI) là vật liệu lý tưởng để sản xuất các vật liệu cấy ghép lâu dài như khớp nhân tạo và xương nhân tạo.
Để tăng cường hiệu suất trong môi trường khắc nghiệt, một số hợp kim titan được bổ sung các kim loại quý như palladium và rutheni. Các hợp kim này thường được phân loại riêng biệt trong bảng phân loại hợp kim titan, đặc trưng bởi khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt là trong môi trường axit khử.
Ví dụ, các loại ASTM Gr7 và Gr11 kết hợp paladi kim loại vào titan tinh khiết công nghiệp. Việc bổ sung hàm lượng vết này giúp tăng cường đáng kể khả năng chống ăn mòn trong môi trường không oxy hóa như axit clohydric và axit sulfuric. Mặc dù chi phí vật liệu ban đầu cao, việc sử dụng hợp kim titan chứa paladi cho các thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất—chẳng hạn như lò phản ứng, bộ trao đổi nhiệt và bơm/van—giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ thiết bị. Điều này thường mang lại hiệu quả kinh tế hơn trong toàn bộ vòng đời.
( Nhà máy tái chế kim loại quý Đông Thắng tái chế loại hợp kim titan này với giá cao)
Sự tồn tại của những vật liệu cao cấp này nhấn mạnh vai trò không thể thay thế của bảng xếp hạng cấp độ titan trong việc lựa chọn vật liệu cho các điều kiện vận hành chuyên biệt.
Trong các ứng dụng thực tế, biểu đồ hàm lượng titan là một phần không thể thiếu trong mọi giai đoạn lựa chọn, thiết kế, mua sắm và sản xuất dự án. Một kỹ sư giàu kinh nghiệm khi lựa chọn vật liệu cho thiết bị mới sẽ tham khảo các bảng này trước để so sánh các vật liệu tương đương trên các hệ thống tiêu chuẩn khác nhau—một bước quan trọng trong các dự án hợp tác quốc tế.
Ví dụ, khi thiết kế thiết bị hóa chất cho một khách hàng châu Âu yêu cầu titan Gr2 trong bản vẽ, việc tham khảo bảng chuyển đổi cho phép xác định nhanh chóng vật liệu tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc TA2 tương ứng để mua sắm và gia công. Điều này đảm bảo các đặc tính vật liệu đáp ứng yêu cầu thiết kế, đồng thời ngăn ngừa sai sót trong quá trình mua sắm và chậm tiến độ do sai lệch tiêu chuẩn.
Hơn nữa, khi các nguyên tắc phát triển bền vững ngày càng được chú trọng, ngành công nghiệp tái chế hợp kim titan ngày càng trở nên quan trọng. Một quy trình tái chế hiệu quả phụ thuộc vào việc xác định chính xác thành phần phế liệu, biến bảng quy đổi cấp độ hợp kim titan thành một công cụ nền tảng để phân loại các cấp độ phế liệu titan khác nhau. Trên thế giới, đã có các tiêu chuẩn chuyên biệt về tái chế hợp kim titan, chẳng hạn như GB/T 45057-2024 “Thỏi Titan Tái Chế”. Tiêu chuẩn này quy định việc xử lý vật liệu hợp kim titan tái chế, đảm bảo chất lượng của thỏi titan tái chế và thúc đẩy sự phát triển công nghiệp của ngành tái chế titan.
Ngôn ngữ
