Evet. Titanyum iletken bir metaldir, ancak zayıf bir iletkendir. Ticari saf Grade 2'nin oda sıcaklığındaki elektriksel özdirenci 56 mikroohm-santimetredir; bu da tavlanmış bakırın iletkenliğinin yaklaşık yüzde 3'üne karşılık gelir. O sayının arkasındaki yayılım, sayının kendisinden daha önemlidir: Grade 5, Grade 2'den kabaca üç kat daha dirençli olarak 171 değerindedir; bu nedenle titanyumun iletip iletmediğinin cevabı, teknik resimde hangi titanyumun bulunduğuna bağlıdır.
Özdirenç ve ısıl iletkenlik, kalite kalite
Aşağıdaki değerler, RMI Titanium Company Titanium Alloy Guide (Ocak 2000) yayınında yer alan oda sıcaklığı değerleridir ve tek bir yayının kalite bazlı veri sayfalarından alınmıştır; böylece kaliteler aynı esasa oturur. İletkenlik sütunu, yüzde 100 IACS'nin 20 santigrat derecede 1,7241 mikroohm-santimetre özdirenç olarak tanımlandığı Uluslararası Tavlanmış Bakır Standardına göre özdirençten hesaplanmıştır. Gösterilen UNS numaraları yalnızca çapraz başvuru içindir. Grade 23 burada R56407 olarak görünür; R56401 ise aynı alaşımın cerrahi implant biçimi için ASTM F136'nın taşıdığı numaradır.
| Kalite | UNS | Elektriksel özdirenç (mikroohm-cm) | Yaklaşık yüzde IACS | Isıl iletkenlik (W/m·°C) |
|---|---|---|---|---|
| Grade 1 | R50250 | 54 | 3.2 | 20.8 |
| Grade 2 | R50400 | 56 | 3.1 | 20.8 |
| Grade 3 | R50550 | 56 | 3.1 | 19.7 |
| Grade 4 | R50700 | 60 | 2.9 | 17.3 |
| Grade 7 | R52400 | 56 | 3.1 | 20.8 |
| Grade 12 | R53400 | 52 | 3.3 | 19 |
| Grade 9 | R56320 | 126 | 1.4 | 8.3 |
| Grade 23 | R56407 | 165 | 1.0 | 7.3 |
| Grade 5 | R56400 | 171 | 1.0 | 6.6 |
Bu tablodaki iki şeyi iki kez okumak gerekir. Sıcak salamuradaki davranışı nedeniyle tercih edilen bir alaşım olan Grade 12, listede alaşımsız Grade 2'nin biraz önünde, en iletken girdidir. İki sütun da genel olarak birlikte hareket eder: alfa-beta alaşımları her iki açıdan daha kötüdür; Grade 5 elektriksel ve ısıl olarak Grade 2'nin yaklaşık üçte biri düzeyindedir. Ancak eşleşme satır satır tam değildir. Grade 12 tabloda en düşük özdirence ve Grade 2'ninkinin biraz altında ısıl iletkenliğe sahiptir.
Dikkatle okunması gereken bir nokta daha var: bunlar tek bir yayının rakamlarıdır ve aynı kalite için yayımlanan değerlerin tümü birbiriyle uyuşmaz. Beiyu Titanium Grade 2 veri formu 0.48 ila 0.53 mikroohm-metre verir; bu, yukarıdaki birimlerde RMI'ın 56 değerine karşı 48 ila 53'tür; Grade 23 veri sayfası RMI'ın 165 değerine karşı 168 ila 175 verir. Grade 5, 171'e karşı 170 ile yakın şekilde uyuşan kalitedir. Farklılık, bir kaynağın yanlış olmasından değil kalite içindeki saflıktan, ürün durumundan ve ölçüm esasından kaynaklanır; ısıl iletkenlik de aynı şekilde davranır; bu nedenle yukarıdaki tabloda tek bir 20.8 bulunurken kendi veri sayfamız 16 ila 22 W/m·K belirtir.
Bu yayılım aynı zamanda bu sayfanın pratik argümanıdır. Bu kadar temel bir özellik, saygın yayımlanmış kaynaklar arasında kabaca yüzde on oranında değişiyorsa, buna bir sınır koyan bir teknik resim, siparişte bir tablodan kopyalanmış el kitabı değerine değil, ölçülmüş bir değere ihtiyaç duyar.
Alaşımlı kaliteler neden üç kat daha kötüdür
İlk ipucu, alaşımsız kalitelerin içindeki örüntüdür. Grade 1 ila Grade 4 birbirinden esas olarak kimyasal bileşimin izin verdiği oksijen ve demir miktarı bakımından ayrılır ve özdirenç genel olarak bunu izler: 54, 56, 56, 60. Eğilim kesin değil, geneldir. ASTM B348, Grade 3 için Grade 2'ye göre daha fazla oksijene izin verir, yüzde 0.35'e karşı yüzde 0.25, yine de ikisi de 56 olarak basılmıştır. Çözünmüş safsızlık atomları iletim elektronlarını saçar; bu, özdirencin arayer ve demir içeriğiyle yükselmesinin standart açıklamasıdır, ancak bu kadar küçük farkları çözmez.
Grade 5 bu mekanizmayı çok daha ileri taşır. Yaklaşık yüzde 6 alüminyum ve yüzde 4 vanadyum içeren titanyumdur; bu alaşım içeriği, azami toplamı yaklaşık yüzde 1 olan CP titanyumda ASTM B348'in izin verdiği kalıntı düzeylerinin yaklaşık bir büyüklük mertebesi üzerindedir ve tek fazlı değil iki fazlıdır. Grade 23, daha sıkı arayer sınırlarında tutulan aynı alaşımdır ve ASTM B348 buna rakam verir: Grade 5 için 0.20 değerine karşı oksijen en fazla 0.13, azot 0.05 değerine karşı 0.03, demir 0.40 değerine karşı 0.25. Bu, büyük bir alaşım içeriği üzerinde küçük bir değişikliktir ve yayımlanmış rakamlar bununla uyumludur: Grade 23, Grade 5'in 171 değerine karşı 165'tedir; Grade 2'ye yakın değildir. 126 değerindeki Grade 9, bileşiminin işaret ettiği ara durumdur.
Pratik hâli: Grade 2 ile Grade 5 arasında dayanım veya korozyon gerekçeleriyle seçim yapmak, parçanın elektriksel ve ısıl davranışını da üç kat değiştirir ve bu değişim, kalite seçilirken nadiren gündeme gelir.
Titanyumun iletkenliğinin sorun değil asıl konu olduğu yer
Düşük iletkenlik otomatik olarak bir dezavantaj değildir. Alıcıların bize getirdiği üç uygulama doğrudan buna dayanır.
| Uygulama | Özdirencin yaptığı | Sipariş için anlamı |
|---|---|---|
| Zorlamalı akım anotları | Titanyum, elektrot yüzeyinin kendisi değil, akımı kaplamaya taşıyan bir altlıktır. Akım, bakırın iletkenliğinin 3 yüzdesine sahip bir metalde bağlantıdan altlık üzerinden kaplamaya ilerlemek zorundadır | Uzunluk, kesit ve bağlantı detayı en az kalite kadar önemlidir ve kaplama sistemi ayrıca belirtilir |
| Titanyum parçaların direnç kaynağı | Isı, dirence ve akımın karesine orantılı olarak üretilir; bu nedenle titanyumun yüksek özdirenci ve düşük ısıl iletkenliği, ısıyı uzaklaştırmak yerine birleşim yerinde yoğunlaştırır | Kalite, kaynak parametre çizelgesinin girdilerinden biridir, çünkü Grade 5 ile Grade 2 özdirençte üç kat farklıdır |
| Isı değiştirici yüzeyleri | Düşük ısıl iletkenlik, titanyumun dayanımı ve korozyon direncinin mümkün kıldığı ince et kalınlıklarıyla dengelenir | Et kalınlığı ve boru ölçüleri yalnızca malzeme seçimi değil, ısıl cevabın bir parçasıdır |
Alıcıların bu sorudan en sık ulaştığı durum anot durumudur. Bizim katodik koruma için titanyum anot rehberimiz ve MMO kaplı anot rehberimiz kaplama ile altlığın işi nasıl paylaştığını açıklar. Termal taraf için Grade 2 ısı değiştirici sayfası et kalınlığını ele alır.
Bir malzeme sertifikasının size söylemeyeceği şeyler
Çubuk ve kütük için ASTM B348, plaka ve sac için ASTM B265 ve boru için ASTM B338, titanyum üretici fabrika ürünlerinin çoğunun sipariş edildiği standartlardır. Bunların hiçbiri elektriksel özdirenci veya ısıl iletkenliği belirtmez. Kimyasal bileşim, mekanik özellikler ve boyutları kapsarlar; bu nedenle bunlardan herhangi birine göre düzenlenen sertifika, bu sayfanın ele aldığı özellik hakkında bilgi içermez.
| Şartname | Ürün formu | Metinde “özdirenç” sözcüğünün geçtiği kez sayısı | “iletkenlik” sözcüğünün geçtiği yer |
|---|---|---|---|
| ASTM B348 | Çubuk ve kütük | Yok | Yalnızca atıf yapılan hidrojen tayin yöntemi ASTM E1447'nin başlığında |
| ASTM B265 | Şerit, sac ve plaka | Yok | Yalnızca ASTM E1447'nin başlığında |
| ASTM B338 | Dikişsiz ve kaynaklı boru | Yok | Yalnızca ASTM E1447'nin başlığında |
Sözcüğün tek geçişini anlamak önemlidir; çünkü aceleyle yanlış okunabilecek türden bir konudur. ASTM E1447, bu spesifikasyonların kimyasal bileşimde hidrojen ölçümü için atıf yaptığı yöntemdir ve tam başlığı, cihazın gazı okuma yolu olarak ısıl iletkenlik ve kızılötesi tespiti belirtir. Bu, malzemenin tabi tutulduğu bir özellik değil, referans listesinde bulunan analitik bir tekniktir. Yanındaki oksijen ve azot yöntemi ASTM E1409, başlığında herhangi bir iletkenlik olmadan inert gaz füzyonu kullanır. Başvurulacak ek bir gereklilik de yoktur: B265'in S1 ila S3 ek gereklilikleri yüzey eğme deneyi, akma dayanımı üst sınırı ve düzlüğü kapsar; bunların hiçbiri elektriksel değildir; B338 ve B348 ise hiçbir ek gereklilik bölümü içermez.
Bu, yukarıdakiler gibi el kitabı değerlerinin var olmasının ve alıntılanmasının nedenidir: bunlar kalite için tipik değerlerdir, önünüzdeki döküm numarası için garanti edilen değerler değildir. Çoğu parça için bu ayrım hiçbir zaman önemli değildir. Bir teknik resim özdirenç veya iletkenlik için sınır koyduğunda önem kazanır; çünkü malzeme standardında başvurulacak bir madde yoktur ve ölçüm, yöntemi ve alındığı sıcaklıkla birlikte siparişte mutabık kalınmalıdır.
Sık sorulan ek sorular
Titanyum, iletken olarak kullanılacak kadar elektriği iyi iletir mi? Hayır. CP kaliteler için yaklaşık yüzde 3 IACS ve Grade 5 için yüzde 1 düzeyinde titanyum, iletken değil, iletme özelliği bulunan yapısal ve korozyon malzemesidir. Bir titanyum bileşenin anlamlı akım taşıması gerektiğinde, telafi için titanyum kesitini büyütmek, parçanın önlemek için seçildiği kesit ve ağırlıkla çelişir; bu nedenle akım yolu normalde titanyum parçadan ayrı çözülür.
Titanyum oksit tabakası üzerinden elektriği iletir mi? Kolayca iletmez. Titanyuma korozyon direncini veren pasif titanyum dioksit filmi zayıf bir iletkendir; bu, titanyuma elektrik bağlantılarının hazırlanmış yüzeylerde yapılmasının nedenlerinden biridir ve çıplak titanyumun anotun çalışma yüzeyi olarak kullanılmamasının bir parçasıdır. Ayrıca, teslim alındığı durumdaki yüzeyden yapılan bir direnç ölçümünün kütle değerinden çok farklı okunabilmesinin de nedenidir.
Özdirenç, titanyum ile başka bir alaşım arasındaki seçimi belirlemeli mi? Nadiren. Ne titanyum ne de rekabet ettiği paslanmaz ve nikel alaşımları iletkendir; onları ayıran değerler, normalde seçimi yönlendiren korozyon davranışı, dayanım ve yoğunluk farklarına kıyasla küçüktür. Özdirencin gerçekten belirleyici özellik olduğu durumlarda, malzeme karşılaştırmasında değil, teknik resimde sınır olarak yer almalıdır.
Özdirenç sıcaklıkla değişir mi? Evet ve yukarıdaki yayımlanmış değerler oda sıcaklığı değerleridir. Ortam sıcaklığının çok üzerindeki veya altındaki hizmet için, ilgilenilen sıcaklık belirtilmelidir; çünkü tek bir oda sıcaklığı sayısı yüksek sıcaklık sorusunun cevabı değildir.
Titanyum, bir yapıyı eşpotansiyel bağlamak veya topraklamak için yeterince iletken midir? Titanyum bir eşpotansiyel bağlama akımı taşır, ancak iki unsur engel oluşturur ve bunları ayırmak gerekir. Hacimsel özdirenç, Grade 2 için 56 mikroohm-santimetre ile daha küçük sorundur. Daha büyük olan, temas yüzeyindeki pasif oksittir; bunun direnci kalitenin bir özelliği değildir ve yüzeyin nasıl hazırlandığına göre değişir. Bu nedenle teslim alındığı durumdaki yüzeyde yapılan bağlama ölçümü size titanyumdan ziyade yüzey hakkında bilgi verir ve temas hazırlığı, her türlü bağlama direnci sınırıyla birlikte teknik resimde yer almalıdır.
Titanyum manyetik midir? Hayır, bunun kendi sertifika sorunu olan ayrı bir özelliği vardır. geçirgenlik sayfası bunu kapsar.
Kaynaklarıyla şartname ayrıntıları
Tablodaki özdirenç ve ısıl iletkenlik değerleri RMI Titanium Company tarafından basılan oda sıcaklığı değerleridir Titanium Alloy Guide, Ocak 2000, ticari saf titanyum ve titanyum alaşımlarının özelliklerini kapsayan bölümde. Grade 5 için 171 mikroohm-santimetre değeri NASA tarafından bağımsız olarak doğrulanmaktadır Materials Data Handbook: Titanium 6Al-4V NAS8-26644 sözleşmesi kapsamında hazırlanmıştır; tablo özetinde elektriksel özdirenci 20 °C'de 171 mikroohm-cm olarak listeler. Yüzde IACS sütunu, 20 °C'de International Annealed Copper Standard değerinin 1.7241 mikroohm-santimetresine göre aritmetik hesaplamadır, ayrı olarak yayımlanmış bir rakam değildir. RMI'ın değerlerine karşı verilen karşılaştırma rakamları, Beiyu Titanium Grade 2, Grade 5 ve Grade 23 veri sayfalarında yer alanlardır; yayımlanmış kaynaklar arasındaki uyuşmazlık zaten konunun kendisi olduğundan uzlaştırılmak yerine gösterilmiştir. Grade 5 ve Grade 23 için verilen bileşim sınırları, kapsamı titanyum ve titanyum alaşımlı çubuklar ile kütükleri kapsayan ASTM B348'in kimyasal gereklilikler tablosundandır; yüzde 6 alüminyum ve yüzde 4 vanadyum alaşım kimlikleri, B348'in kapsam maddelerinde bu kaliteler için verdiği tanımlardır. Sertifikaya gelince: ASTM B348, B265 veya B338'in hiçbirinde metnin herhangi bir yerinde özdirenç sözcüğü bulunmaz ve her birindeki iletkenliğin tek geçişi, atıf yapılan hidrojen deney yöntemi ASTM E1447'nin başlığı içindedir. Üçü de kimyasal, mekanik ve boyutsal gereklilikleri belirler ve burada biter.
Talebe ne konulmalı
Özdirenç ve ısıl iletkenlik, yukarıdaki üç standardın hiçbirinde sertifika kalemi değildir. Bu nedenle sınır içeren bir teknik resim, yalnızca bu standartlara göre düzenlenen sertifikanın göstermeyeceği dört unsuru talepte taşımalıdır: sınırın kendisi, test yöntemi, ölçümün alındığı sıcaklık ve kalite. Bu dört unsurla ek test, muayenede ortaya çıkmak yerine malzemeyle birlikte teklif edilir. Anot altlıkları, kalite seçiminin yaptığından daha fazla kesiti boyutlandırdıkları için iki ek unsur gerektirir: akım yolu ve kaplama sistemi. Beiyu Titanium, Grade 1, 2, 5, 7, 9, 12 ve 23 titanyumu çubuk, plaka, sac, boru ve dövme parça olarak ASTM ve AMS standartlarına göre, sipariş kapsamına göre EN 10204 3.1 malzeme sertifikası ile tedarik eder. Grade 3 ve 4, tedarik teklifi olarak değil, alaşımsız kaliteler arasındaki eğilimi göstermek için yukarıdaki tabloda yer alır.