ٹائٹینیم الائے پلیٹوں کے لیے تکنیکی تقاضے اور حوالہ شدہ معیارات
1. مواد کی درجہ بندی اور درجات
ٹائٹینیم الائے پلیٹوں کو ان کے مائیکرو اسٹرکچر اور مرکب سازی کی بنیاد پر چار زمروں میں وسیع پیمانے پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔ الفا مرکبات، جیسے Ti-5Al-2.5Sn (گریڈ 6)، بنیادی طور پر ایلومینیم اور ٹن جیسے الفا سٹیبلائزر پر مشتمل ہوتے ہیں۔ یہ مرکبات بلند درجہ حرارت پر بہترین ویلڈیبلٹی اور کریپ مزاحمت پیش کرتے ہیں، جو انہیں ایئر فریم ڈھانچے اور کرائیوجینک ایپلی کیشنز کے لیے موزوں بناتے ہیں۔ قریب-الفا الائے، بشمول Ti-8Al-1Mo-1V (گریڈ 9) اور Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo، الفا ڈومیننٹ ڈھانچے کو برقرار رکھتے ہوئے بیٹا سٹیبلائزرز کی تھوڑی مقدار کو شامل کرتے ہیں۔ وہ گیس ٹربائن انجن کے اجزاء کے لیے اعلی درجہ حرارت کا بہتر استحکام فراہم کرتے ہیں۔
الفا-بیٹا الائے سب سے زیادہ استعمال ہونے والے زمرے کی نمائندگی کرتے ہیں، جس میں Ti-6Al-4V (گریڈ 5) ایرو اسپیس، میڈیکل اور صنعتی شعبوں میں ورک ہارس الائے ہے۔ یہ مرکب اپنے ڈوئل فیز مائیکرو اسٹرکچر کے ذریعے طاقت، لچک، اور فریکچر سختی کا بہترین توازن حاصل کرتا ہے۔ اضافی کم انٹرسٹیشل ویرینٹ، Ti-6Al-4V ELI (گریڈ 23)، اہم ایپلی کیشنز کے لیے نقصان کو برداشت کرنے کے لیے آکسیجن، آئرن، اور ہائیڈروجن مواد کو محدود کرتا ہے۔ بیٹا مرکبات جیسے Ti-10V-2Fe-3Al اور Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn کا علاج کیا جا سکتا ہے اور ٹائٹینیم مرکب کے درمیان اعلیٰ ترین طاقت کی سطح کو حاصل کرنے کے لیے بوڑھا ہو سکتا ہے، خاص طور پر گرمی کے علاج سے پہلے فارمیبلٹی میں خاص فوائد کے ساتھ۔
2. کیمیائی ساخت کے تقاضے
ٹائٹینیم مرکب پلیٹوں کی کیمیائی ساخت کو مسلسل میکانی خصوصیات اور سنکنرن مزاحمت کو یقینی بنانے کے لیے سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔ Ti-6Al-4V (گریڈ 5) کے لیے، ایلومینیم کا مواد 5.50 سے 6.75 فیصد تک ہے، جب کہ وینیڈیم کی حد 3.50 سے 4.50 فیصد تک ہے۔ آئرن زیادہ سے زیادہ 0.30 فیصد، آکسیجن 0.20 فیصد، کاربن 0.08 فیصد، نائٹروجن 0.05 فیصد اور ہائیڈروجن 0.015 فیصد تک محدود ہے۔ تمام بقایا عناصر کا کل 0.40 فیصد سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔
ELI گریڈ کے لیے ایلومینیم کو 5.50 سے 6.50 فیصد، آئرن کو زیادہ سے زیادہ 0.25 فیصد، آکسیجن کو 0.13 فیصد اور ہائیڈروجن کو 0.0125 فیصد تک محدود رکھا گیا ہے۔ یہ کم ہوئی بیچوالا سطحیں فریکچر کی سختی اور لچک کو نمایاں طور پر بہتر کرتی ہیں، یہی وجہ ہے کہ یہ گریڈ سرجیکل امپلانٹس اور اہم ایرو اسپیس ساختی اجزاء کے لیے لازمی ہے۔ Ti-5Al-2.5Sn (گریڈ 6) ایلومینیم کو 4.00 اور 6.00 فیصد کے درمیان، 2.00 اور 3.00 فیصد کے درمیان ٹن، 0.50 فیصد تک لوہے اور 0.020 فیصد تک ہائیڈروجن کی اجازت دیتا ہے۔ آکسیجن کی حد معیاری Ti-6Al-4V سے 0.20 فیصد پر ملتی ہے۔
3. مکینیکل پراپرٹی کی ضروریات
طولانی سمت میں کمرے کے درجہ حرارت پر، Ti-6Al-4V پلیٹ کو 895 MPa کی کم از کم حتمی ٹینسائل طاقت، 828 MPa کے 0.2 فیصد آفسیٹ پر کم از کم پیداوار کی طاقت، 10 فیصد کی کم از کم لمبائی، اور 25 فیصد کے رقبے کی کم از کم کمی کو حاصل کرنا ضروری ہے۔ ELI ویرینٹ ایک ہی لمبائی اور کمی کی ضروریات کو برقرار رکھتا ہے لیکن قدرے کم طاقت کی سطح کے ساتھ: 860 MPa کم از کم حتمی ٹینسائل طاقت اور 795 MPa کم از کم پیداوار کی طاقت۔ Ti-5Al-2.5Sn کے لیے 827 MPa کی کم از کم تناؤ کی طاقت، 759 MPa کم از کم پیداوار کی طاقت، اور مماثل لچک کی پیمائش کی ضرورت ہے۔
بلند درجہ حرارت کی خدمت کے لیے، Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo پلیٹ کو 315 ڈگری سیلسیس پر 620 MPa کی کم از کم ٹینسائل طاقت کا مظاہرہ کرنا چاہیے، 425 ڈگری سیلسیس پر کریپ مزاحمت کی تصدیق کے ساتھ۔ فریکچر کی سختی نقصان برداشت کرنے والے ڈیزائن کے لیے ایک اہم پیرامیٹر کی نمائندگی کرتی ہے۔ Ti-6Al-4V ELI پلیٹ کو کم از کم 75 MPa مربع جڑ کی K_IC ہوائی کشیدگی کی سختی حاصل کرنی چاہیے، جبکہ Ti-5Al-2.5Sn کے لیے کم از کم میٹر کی 55 MPa مربع جڑ کی ضرورت ہے۔ Charpy V-notch اثر توانائی کی ضروریات بالترتیب 20 joules اور 16 joules ہیں۔
4. جہتی رواداری اور سطح ختم
موٹائی رواداری پلیٹ کی موٹائی کے لحاظ سے مختلف ہوتی ہے۔ 6.35 ملی میٹر تک کی پلیٹوں کے لیے، معیاری رواداری پلس یا مائنس 0.13 ملی میٹر ہے، جس میں درست رواداری کو پلس یا مائنس 0.08 ملی میٹر تک سخت کر دیا گیا ہے۔ 6.35 اور 25.4 ملی میٹر کے درمیان، معیاری رواداری پلس یا مائنس 0.25 ملی میٹر ہو جاتی ہے، درستگی کے ساتھ جمع یا مائنس 0.13 ملی میٹر۔ 50.8 ملی میٹر تک 25.4 ملی میٹر سے زیادہ پلیٹوں کے لیے، معیاری رواداری جمع یا مائنس 0.38 ملی میٹر ہے اور درست برداشت جمع یا مائنس 0.25 ملی میٹر ہے۔
چوڑائی کی رواداری 6.35 ملی میٹر ہے جس میں معیاری حالات میں کوئی مائنس نہیں ہے، درستگی کے لیے اسے 3.18 ملی میٹر تک سخت کیا گیا ہے۔ لمبائی رواداری پلس 25 ملی میٹر معیاری، علاوہ 13 ملی میٹر درستگی ہے۔ معیاری تقاضوں کے تحت ہمواری 3.2 ملی میٹر فی میٹر، یا درست پلیٹ کے لیے 1.6 ملی میٹر فی میٹر سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔ ایج کیمبر 3.2 ملی میٹر فی 3 میٹر معیاری، اور 1.6 ملی میٹر فی 3 میٹر درستگی تک محدود ہے۔
سطح ختم کرنے کی ضروریات پروسیسنگ کے طریقہ کار پر منحصر ہے. گرم-رولڈ پلیٹوں کو سطح کی کھردری Ra کو حاصل کرنا چاہیے جو 6.3 مائکرو میٹر سے زیادہ نہ ہو۔ کولڈ-رولڈ یا کیمیائی طور پر اچار والی پلیٹوں کے لیے Ra کی ضرورت ہوتی ہے جو 3.2 مائیکرو میٹر سے زیادہ نہ ہو۔ درستگی-گراؤنڈ پلیٹیں Ra کا مطالبہ کرتی ہیں جو 1.6 مائکرو میٹر سے زیادہ نہیں ہوتی ہیں۔
5. میٹالرجیکل ضروریات
مل میں الفا-بیٹا ٹائٹینیم الائے پلیٹ کا مائیکرو اسٹرکچر-انیلڈ کنڈیشن میں ایک تبدیل شدہ بیٹا میٹرکس کے اندر تقسیم شدہ پرائمری الفا فیز پر مشتمل ہونا چاہیے۔ مسلسل اناج کی باؤنڈری الفا فیز کی اجازت نہیں ہے کیونکہ یہ لچک اور تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت کو کم کرتا ہے۔ اناج کا سائز ASTM 5 یا بہتر ہونا چاہیے، عام پیداوار کے ساتھ ASTM 6 سے 8 حاصل ہوتی ہے۔ الفا کیس، جو کہ سخت آکسیجن-اعلی درجہ حرارت کی پروسیسنگ کے دوران بننے والی سطح کی تہہ کو مکمل طور پر ہٹا دیا جانا چاہیے۔ توثیق کے لیے مائیکرو-سختی کی پروفائلنگ کی ضرورت ہوتی ہے جو سطح پر کوئی سختی اسپائک نہیں دکھاتا ہے، یا میٹالوگرافک امتحان کی تصدیق کرتا ہے کہ الفا-مستحکم پرت باقی نہیں رہتی ہے۔
بیٹا فلیکس، جو کہ بیٹا-اسٹیبلائزر افزودگی کے مقامی علاقے ہیں، اہم ایرو اسپیس ایپلی کیشنز میں ممنوع ہیں۔ مناسب ری ایجنٹس کا استعمال کرتے ہوئے میکرو-ایچ معائنہ کے ذریعے ان کا پتہ لگایا جاتا ہے۔ شمولیت کے مواد کو ASTM E45 طریقہ A کے مطابق درجہ بندی کیا گیا ہے، جس میں بالترتیب پتلی، بھاری، سلیکیٹ، اور گلوبلر آکسائیڈ شامل کرنے کے لیے A2، B2، C2، اور D2 کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت لیولز ہیں۔
6. غیر-تباہ کن جانچ کے تقاضے
الٹراسونک ٹیسٹنگ تمام 6.35 ملی میٹر اور موٹی پلیٹوں کے لیے لازمی ہے، جو AMS-STD-2154 کلاس A کے معیار کے مطابق کی جاتی ہے۔ 3.2 ملی میٹر فلیٹ باٹم ہول کے مساوی کوئی اشارہ قابل قبول نہیں ہے۔ ڈائی پینیٹرینٹ ٹیسٹنگ ASTM E1417 کے مطابق تمام تیار شدہ سطحوں پر لاگو ہوتی ہے، جس کی لمبائی 3.2 ملی میٹر سے زیادہ نہیں ہوتی۔ ریڈیوگرافک ٹیسٹنگ ASTM E1742 کے مطابق ویلڈڈ یا مرمت والے علاقوں کے لیے مخصوص ہے۔ خریدار اور سپلائی کرنے والے کے درمیان معاہدے کے ذریعے قائم کردہ حساسیت کے ساتھ ASTM E426 طریقہ کار کے بعد، ایڈی کرنٹ ٹیسٹنگ 6.35 ملی میٹر سے نیچے کی پتلی پلیٹوں پر الٹراسونک ٹیسٹنگ کا متبادل ہو سکتی ہے۔
7. گرمی کے علاج کے حالات
مل- اینیلڈ پلیٹ کو 704 سے 760 ڈگری سیلسیس پر پروسیس کیا جاتا ہے جس کے بعد ایئر کولنگ ہوتی ہے۔ یہ حالت عام ایپلی کیشنز کے لیے متوازن خصوصیات فراہم کرتی ہے۔ ڈوپلیکس اینیلنگ میں پانی بجھانے کے ساتھ 954 ڈگری سیلسیس پر حل کا علاج شامل ہے، اس کے بعد 538 ڈگری سیلسیس ایئر ٹھنڈا، نقصان کو برداشت کرنے والے ڈیزائنوں کے لیے فریکچر کی سختی کو بہتر بناتا ہے۔ علاج شدہ اور پرانی پلیٹ 927 ڈگری سیلسیس پر پانی بجھانے کے ساتھ علاج کے ذریعے زیادہ سے زیادہ طاقت حاصل کرتی ہے، پھر 4 سے 8 گھنٹے تک 538 ڈگری سیلسیس پر بوڑھا ہو جاتا ہے۔ ایئر کولنگ کے ساتھ 1010 ڈگری سیلسیس پر بیٹا اینیلنگ، اس کے بعد 760 ڈگری سیلسیس پر استحکام، ایرو اسپیس انجن ایپلی کیشنز میں کریپ ریزسٹنس کے لیے موزوں ایک تبدیل شدہ بیٹا مائیکرو اسٹرکچر تیار کرتا ہے۔ 538 سے 649 ڈگری سیلسیس میں تناؤ سے نجات مشینی یا تشکیل کے عمل کے بعد ہوتی ہے۔
تمام ہیٹ ٹریٹمنٹ ویکیوم میں 10 سے مائنس 3 ملی بار یا اس سے بہتر، یا اعلی-پاکیزہ آرگن ماحول میں ہونا چاہیے۔ گرمی کے علاج کے دوران بننے والے کسی بھی الفا کیس کو حتمی معائنہ سے پہلے مکمل طور پر ہٹا دیا جانا چاہیے۔
8. حوالہ شدہ معیارات
ٹائٹینیم الائے پلیٹ کے لیے بنیادی تصریح ASTM B265 ہے، جس میں ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے پٹی، شیٹ اور پلیٹ شامل ہے۔ یہ معیار کیمیائی ساخت کی حدود، مکینیکل املاک کی ضروریات، جہتی رواداری، اور عام معیار کی دفعات کی وضاحت کرتا ہے۔ سلاخوں اور بیلٹس کے لیے ASTM B348 ضمنی مکینیکل ٹیسٹنگ حوالہ جات فراہم کرتا ہے۔
مکینیکل جانچ کے طریقہ کار کے لیے، ASTM E8 اور E8M دھاتی مواد کے تناؤ کی جانچ کو کنٹرول کرتے ہیں۔ سختی کی تصدیق راک ویل سختی کے لیے ASTM E18 یا Brinell کی سختی کے لیے ASTM E10 کی پیروی کرتی ہے۔ شمولیتی مواد کی تشخیص ASTM E45 کا استعمال کرتی ہے، جسے ٹائٹینیم الائے کے لیے موافق بنایا گیا ہے۔ اناج کے سائز کی پیمائش ASTM E112 کی پیروی کرتی ہے۔ مائیکرو-سختی کی پروفائلنگ فی ASTM E384 بقایا الفا کیس کا پتہ لگاتی ہے۔ میٹالوگرافک نمونے کی تیاری اور اینچنگ بالترتیب ASTM E3 اور ASTM E407 کی پیروی کرتے ہیں۔
غیر-تباہ کن جانچ کے معیارات میں مائع داخلی جانچ کے لیے ASTM E1417، ریڈیوگرافک امتحان کے لیے ASTM E1742، اور پتلی مصنوعات کی الیکٹرو میگنیٹک ایڈی کرنٹ ٹیسٹنگ کے لیے ASTM E426 شامل ہیں۔ سطح کی تیاری اور کمی کی رہنمائی ASTM B600 میں پائی جاتی ہے۔
ایرو اسپیس مٹیریل کی تفصیلات پرواز-اہم ایپلی کیشنز کے لیے مزید سخت تقاضے فراہم کرتی ہیں۔ AMS 4907 Ti-6Al-4V پلیٹ کو اینیل شدہ حالت میں کور کرتا ہے۔ AMS 4911 علاج شدہ اور عمر رسیدہ Ti-6Al-4V پلیٹ کو حل کرتا ہے۔ AMS 4930 اضافی کم انٹرسٹیشل Ti-6Al-4V پلیٹ کی وضاحت کرتا ہے۔ AMS 4940 Ti-5Al-2.5Sn پلیٹ پر لاگو ہوتا ہے۔ AMS 4943 Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn بیٹا الائے پلیٹ کا احاطہ کرتا ہے۔ AMS 4945 Ti-8Al-1Mo-1V قریب الفا الائے پلیٹ کو ایڈریس کرتا ہے۔ الٹراسونک معائنہ قبولیت کے معیار کی وضاحت AMS-STD-2154 میں کی گئی ہے۔
ورثہ فوجی وضاحتیں شامل ہیں MIL-T-9046 ٹائٹینیم شیٹ، پٹی اور پلیٹ کے لیے، اور MIL-T-9047 سلاخوں اور فورجنگز کے لیے۔ ماحولیاتی جانچ MIL-STD-810 کی پیروی کرتی ہے۔
بین الاقوامی معیارات میں ISO 5832-3 شامل ہیں wrought Ti-6Al-4V الائے سرجیکل امپلانٹس کے لیے، اور ISO 5832-10 Ti-5Al-2.5Fe الائے امپلانٹس کے لیے۔ برطانوی معیارات BS 2TA 2 اور BS 2TA 11 Ti-6Al-4V شیٹ اور پلیٹ کا احاطہ کرتا ہے۔ جرمن DIN 17850 wrought titanium alloys کے لیے تکنیکی وضاحتیں فراہم کرتا ہے۔ جاپانی JIS H4600 ایڈریس شیٹس، پلیٹیں اور سٹرپس۔ چینی قومی معیار GB/T 3621 اور فوجی معیار GJB 2505A ایوی ایشن گریڈ ٹائٹینیم الائے پلیٹ پر لاگو ہوتے ہیں۔
9. درخواست-مخصوص تقاضے
ایرو اسپیس ساختی ایپلی کیشنز ہائی-سائیکل تھکاوٹ کے اعداد و شمار، نقصان برداشت کرنے والے تجزیہ، اور AMS 4907، AMS 4911، اور AMS-STD-2154 کے مطابق لیول A NDT تعمیل کا مطالبہ کرتی ہیں۔ ایرو اسپیس انجن کے اجزاء کو بلند درجہ حرارت کی تناؤ کی خصوصیات، کریپ ریزسٹنس کی تصدیق، اور AMS 4945 اور ASTM E139 کے مطابق تھرمل استحکام کی جانچ کی ضرورت ہوتی ہے۔
میڈیکل امپلانٹ ایپلی کیشنز بائیو کمپیٹیبلٹی ٹیسٹنگ کو لازمی قرار دیتی ہیں جس میں سائٹوٹوکسٹی اور حساسیت کی جانچ شامل ہے، جس میں ELI گریڈ میٹریل لازمی ہے فی ISO 5832-3، ASTM F136، اور ASTM F1472۔ کیمیکل پروسیسنگ کے آلات کو مخصوص پروسیسنگ میڈیا میں سنکنرن مزاحمت کی توثیق کی ضرورت ہوتی ہے اور ASTM B265، ASTM G28، اور NACE MR0175 یا ISO 15156 کے مطابق ویلڈ ایبلٹی کا مظاہرہ کیا جاتا ہے۔ سمندری اور غیر ملکی ڈھانچے کو سمندری پانی کے سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرنا چاہیے اور B52TM کے تحفظ کے نظام کے ساتھ مطابقت کا مظاہرہ کرنا چاہیے۔ DNV-OS-B401۔ نیوکلیئر ایپلی کیشنز نیوٹران جذب کراس سیکشن، تابکاری کے استحکام، اور ASME بوائلر اور پریشر ویسل کوڈ سیکشن II پارٹ D کے مطابق عنصر کے مواد کو کنٹرول کرتی ہیں۔
10۔ سرٹیفیکیشن اور دستاویزات
ہر پروڈکشن لاٹ کے ساتھ مل ٹیسٹ سرٹیفکیٹ ہونا چاہیے جس میں کیمیائی تجزیہ کے نتائج، مکینیکل پراپرٹی ٹیسٹ کے نتائج، ہیٹ نمبر ٹریس ایبلٹی، اور اصل پیمائش شدہ طول و عرض کی دستاویز ہو۔ یہ سرٹیفکیٹ ASTM B265 کے مطابق لازمی ہے۔ غیر-تباہ کن ٹیسٹنگ سرٹیفکیٹ آپریٹر کی اہلیت کے ریکارڈ کے ساتھ الٹراسونک، پینیٹرینٹ، یا ریڈیوگرافک نتائج کی اطلاع دیتے ہیں۔ میٹالرجیکل رپورٹس میں مائیکرو اسٹرکچر فوٹومیکروگرافس، ناپے گئے اناج کا سائز، اور اہم ایپلی کیشنز کے لیے شمولیت کی درجہ بندی شامل ہیں۔ ہیٹ ٹریٹمنٹ سرٹیفکیٹ دستاویز سائیکل پیرامیٹرز، ماحول کی قسم، اور تھرموکوپل کیلیبریشن ریکارڈز۔ مکمل ٹریس ایبلٹی رپورٹس مواد کی اصل، پگھلنے کی مشق، اور مکمل پروسیسنگ کی تاریخ کو قائم کرتی ہیں، جو ایرو اسپیس اور میڈیکل ڈیوائس ریگولیٹری تعمیل کے لیے ضروری ہے۔
