টাইটানিয়াম উপাদানে ক্ষতিকারক অমেধ্য

টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলি তাদের উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং জৈব-সামঞ্জস্যতার জন্য বিখ্যাত, কিন্তু তারা ক্ষতিকারক অমেধ্য (হাইড্রোজেন, ফসফরাস এবং সালফার সহ) এর ট্রেস পরিমাণ ধারণ করতে পারে যা শিল্পের মান সীমার মধ্যে কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা আবশ্যক। এই অমেধ্যগুলির অত্যধিক মাত্রা, বিশেষ করে হাইড্রোজেন, উপাদানটির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং পরিষেবা সুরক্ষাকে মারাত্মকভাবে অবনমিত করতে পারে। নীচে তাদের বিষয়বস্তুর সীমা এবং সংশ্লিষ্ট ঝুঁকিগুলির একটি বিশদ বিশ্লেষণ রয়েছে:

1. টাইটানিয়াম উপাদানে মূল ক্ষতিকারক অমেধ্য বিষয়বস্তুর সীমা

টাইটানিয়ামে হাইড্রোজেন (এইচ), ফসফরাস (পি), এবং সালফার (এস) এর গ্রহণযোগ্য ঘনত্ব আন্তর্জাতিক মান দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় যেমনASTM B348(টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ বারের জন্য),ASTM B265(টাইটানিয়াম শীট/প্লেটের জন্য), এবংএএমএস 4928(অ্যারোস্পেস-গ্রেড Ti-6Al-4V)। টাইটানিয়াম গ্রেড (বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি টাইটানিয়াম বনাম টাইটানিয়াম অ্যালয়) এবং প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা (শিল্প বনাম মহাকাশ/চিকিৎসা) দ্বারা সীমা পরিবর্তিত হয়:

(1) হাইড্রোজেন (H)

নমনীয়তা এবং দৃঢ়তার উপর শক্তিশালী প্রভাবের কারণে টাইটানিয়ামে হাইড্রোজেন সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ক্ষতিকারক অশুচিতা। এর সর্বাধিক অনুমোদিত বিষয়বস্তু কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রিত:

বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম (গ্রেড 1/2/3/4): সাধারণ শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, হাইড্রোজেন কন্টেন্ট অতিক্রম করা উচিত নয়0.015 wt% (150 পিপিএম); উচ্চ-বিশুদ্ধতা চিকিৎসা-গ্রেডের বিশুদ্ধ টাইটানিয়ামের জন্য (যেমন, ইমপ্লান্টের জন্য গ্রেড 2), সীমাটি কঠোর করা হয়েছে0.010 wt% (100 পিপিএম)জৈব সামঞ্জস্যতা এবং কাঠামোগত নিরাপত্তা নিশ্চিত করতে।

টাইটানিয়াম খাদ (যেমন, গ্রেড 5/Ti-6Al-4V): মহাকাশ-গ্রেডের পণ্যগুলির জন্য, হাইড্রোজেন বিষয়বস্তু সীমাবদ্ধ0.012 wt% (120 পিপিএম)(প্রতি এএমএস 4928); ইন্ডাস্ট্রিয়াল-গ্রেড Ti-6Al-4V-এর জন্য, সীমা কিছুটা শিথিল0.015 wt% (150 পিপিএম), কিন্তু এটি নীচে হতে হবে0.008 wt% (80 পিপিএম)হাইড্রোজেন ক্ষয় রোধ করতে গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলির জন্য (যেমন, বিমানের ইঞ্জিনের অংশ)।

(2) ফসফরাস (P)

ফসফরাস হল টাইটানিয়ামের একটি কম-বিষাক্ততা, কিন্তু উচ্চ মাত্রা শস্যের সীমানায় আলাদা হতে পারে এবং খাদটির নমনীয়তা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা কমাতে পারে। এর বিষয়বস্তুর সীমা হাইড্রোজেনের তুলনায় তুলনামূলকভাবে নম্র:

বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি টাইটানিয়াম: সর্বাধিক ফসফরাস বিষয়বস্তু সাধারণত0.04 wt% (400 ppm)সমস্ত গ্রেড জুড়ে (ASTM B348)।

টাইটানিয়াম খাদ (Ti-6Al-4V): মহাকাশ এবং চিকিৎসা গ্রেড ফসফরাস সীমাবদ্ধ0.015 wt% (150 পিপিএম); শিল্প গ্রেড পর্যন্ত অনুমতি দেয়0.03 wt% (300 ppm).

(৩) সালফার (এস)

সালফার টাইটানিয়ামে ভঙ্গুর সালফাইড অন্তর্ভুক্তি (যেমন, TiS, Ti₂S) গঠন করে, যা স্ট্রেস ঘনত্ব বিন্দু হিসাবে কাজ করে এবং লোডের নিচে ফাটল শুরু করে। এর বিষয়বস্তু কঠোরভাবে সীমাবদ্ধতা এড়াতে:

বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি টাইটানিয়াম: সালফার কন্টেন্ট কম বা সমান হতে হবে0.015 wt% (150 পিপিএম)(ASTM B265)।

টাইটানিয়াম খাদ (Ti-6Al-4V): মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, সীমা হল0.010 wt% (100 পিপিএম); শিল্প ব্যবহারের জন্য, এটা হতে পারে0.02 wt% (200 ppm).

info-439-439 info-452-443

info-452-443 info-435-438

2. অত্যধিক হাইড্রোজেন উপাদান দ্বারা সৃষ্ট হাইড্রোজেন ভ্রান্তি

হাইড্রোজেন অ্যামব্রিটলমেন্ট (HE) হল টাইটানিয়াম উপকরণগুলির জন্য একটি বিপর্যয়মূলক ব্যর্থতার মোড, যা হাইড্রোজেন ঘনত্ব নিরাপদ থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করার কারণে শুরু হয়। এর প্রক্রিয়া এবং প্রভাবগুলি নিম্নরূপ:

(1) টাইটানিয়ামে হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্টের প্রক্রিয়া

টাইটানিয়ামের হাইড্রোজেনের জন্য একটি শক্তিশালী সখ্যতা রয়েছে, যা একাধিক পথের মাধ্যমে উপাদানটিতে প্রবেশ করতে পারে:

গন্ধ এবং প্রক্রিয়াকরণ: ভ্যাকুয়াম আর্ক রিমেল্টিং (VAR) সময় হাইড্রোজেন শোষণ যদি চুল্লির বায়ুমণ্ডল সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রিত না হয়, বা আর্দ্র পরিবেশে গরম কাজের সময়।

পরিষেবা পরিবেশ: ক্ষয়কারী মাধ্যম থেকে হাইড্রোজেন সংগ্রহ (যেমন, জলীয় দ্রবণ, অ্যাসিড, বা হাইড্রোজেন-গ্যাসযুক্ত) পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে, বা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়া থেকে (যেমন, সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্যাথোডিক সুরক্ষা)।

একবার টাইটানিয়াম ম্যাট্রিক্সের ভিতরে, হাইড্রোজেন তাপমাত্রা এবং ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে ভিন্নভাবে আচরণ করে:

ঘরের তাপমাত্রায় এবং কম হাইড্রোজেন স্তরে (<50 ppm), hydrogen dissolves interstitially in the titanium lattice without causing harm.

যখন হাইড্রোজেনের পরিমাণ ~100 পিপিএম অতিক্রম করে, তখন এটি ভঙ্গুর হয়ে যায়টাইটানিয়াম হাইড্রাইড (TiH₂)শস্যের সীমানা বরাবর বা -পর্যায়ের মধ্যে। TiH₂ এর উচ্চ কঠোরতা এবং কম নমনীয়তা সহ একটি টেট্রাগোনাল স্ফটিক কাঠামো রয়েছে, যা টাইটানিয়াম ম্যাট্রিক্সের ধারাবাহিকতাকে ব্যাহত করে।

যান্ত্রিক চাপের অধীনে, হাইড্রাইড ফেজ ক্র্যাক নিউক্লিয়েশন সাইট হিসাবে কাজ করে। স্ট্রেস বাড়লে, এই ফাটলগুলি হাইড্রাইড-ম্যাট্রিক্স ইন্টারফেস বরাবর দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে, যার ফলে আকস্মিক, ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার হয় (এমনকি স্ট্রেস লেভেলেও উপাদানের ফলন শক্তির চেয়ে কম)।

(2) হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্টের প্রভাব

নমনীয়তা এবং বলিষ্ঠতা হারান: অত্যধিক হাইড্রোজেনের সাথে টাইটানিয়াম প্রসারণ এবং ক্ষেত্রফল হ্রাসে নাটকীয় হ্রাস দেখায়। উদাহরণস্বরূপ, 200 পিপিএম হাইড্রোজেনের সাথে অ্যানিলড Ti-6Al-4V এর প্রসারণ মাত্র 5-8% (নিম্ন-হাইড্রোজেন উপাদানের জন্য 10-15% থেকে কম), এবং এর ফ্র্যাকচার শক্ততা (KIC) 30-40% হ্রাস পায়।

বিপর্যয়মূলক কাঠামোগত ব্যর্থতা: হাইড্রোজেন ক্ষয় প্রায়ই পূর্ব সতর্কতা ছাড়াই ঘটে (কোনও প্লাস্টিকের বিকৃতি নেই), এটি নিরাপত্তার জন্য বিশেষভাবে বিপজ্জনক-গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনে, হাইড্রাইড-প্ররোচিত ক্র্যাকিং চরম ক্ষেত্রে ল্যান্ডিং গিয়ার উপাদান এবং ইঞ্জিন ব্লেডের ব্যর্থতার কারণ হয়েছে।

ক্লান্তি জীবন হ্রাস: হাইড্রোজেন ফাটল ফাটল বৃদ্ধি ত্বরান্বিত করে ফাটল টিপস এ হাইড্রাইড গঠনের প্রচার করে। 150 পিপিএম হাইড্রোজেনের সাথে Ti-6Al-4V-এর ক্লান্তি শক্তি কম-হাইড্রোজেন উপাদানের তুলনায় 25-30% হ্রাস পেয়েছে, যা চক্রাকার লোডিংয়ের অধীনে অকাল ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে।

(3) হাইড্রোজেন ভ্রমর প্রতিরোধ এবং প্রশমন

হাইড্রোজেন এড়াতে, নির্মাতারা এবং শেষ{0}}ব্যবহারকারীরা নিম্নলিখিত ব্যবস্থা গ্রহণ করে:

কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ: গন্ধ এবং তাপ চিকিত্সার সময় কম-হাইড্রোজেন বায়ুমণ্ডল বজায় রাখা; গরম কাজ এবং ঢালাই জন্য শুষ্ক, dehumidified গ্যাস ব্যবহার করুন.

পোস্ট-ডিগাসিং প্রক্রিয়াকরণ: উচ্চ হাইড্রোজেন সামগ্রী সহ টাইটানিয়াম পণ্যগুলির জন্য, ম্যাট্রিক্সের বাইরে হাইড্রোজেন ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য 600-700 ডিগ্রিতে ভ্যাকুয়াম অ্যানিলিং সঞ্চালন করুন (হাইড্রোজেনকে হ্রাস করে<50 ppm).

পরিষেবা পরিবেশ ব্যবস্থাপনা: সঠিক সুরক্ষা ছাড়াই টাইটানিয়াম উপাদানগুলিকে হাইড্রোজেন-সমৃদ্ধ বা ক্ষয়কারী মিডিয়াতে প্রকাশ করা এড়িয়ে চলুন (যেমন, আবরণ বা ইনহিবিটর); গরম নিষ্কাশন বা নিষ্ক্রিয় গ্যাস ফিউশনের মতো কৌশলগুলির মাধ্যমে সমালোচনামূলক অংশগুলির জন্য পর্যায়ক্রমে হাইড্রোজেন সামগ্রী পর্যবেক্ষণ করুন।

টাইটানিয়াম সামগ্রীতে ক্ষতিকারক অমেধ্য