Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V (UNS označení R56400 ), také někdy označovaný jako TC4 , Ti64 , [1] nebo ASTM Grade 5 , je alfa-beta titanová slitina s vysokým poměrem pevnosti k hmotnosti a vynikající odolností proti korozi . Je to jedna z nejběžněji používaných slitin titanu a používá se tam, kde je vyžadována nízká hustota a vysoká odolnost proti korozi, například v letectví a biomechanických aplikacích (implantáty a protézy ).

Výzkum titanových slitin používaných v neprůstřelných vestách začal v 50. letech 20. století ve Watertown Arsenal , který se později stal součástí výzkumné laboratoře americké armády [2] [3] .

Slitiny titanu jsou široce používány jako biomateriály díky jejich dobré biokompatibilitě a zlepšené odolnosti proti korozi ve srovnání s tradičnějšími nerezovými oceli a slitinami na bázi kobaltu [4] . Díky těmto vlastnostem byly do medicíny aktivně zaváděny slitiny a (cpTi) a a#b (Ti-6Al-4V), stejně jako nové kompozice na bázi titanu a ortopedické metastabilní slitiny b-titanu. Ty mají zvýšenou biokompatibilitu, snížený modul pružnosti a vynikající odolnost proti únavovému zatížení [5] . Nízká pevnost ve smyku a odolnost proti opotřebení titanových slitin však stále omezují jejich biomedicínské využití.

Chemie

(hmotn. %)

PROTI Al Fe Ó C N HODINA Y Ti Zbytek každého Zbytek celkem
Min. 3.5 5.5 - - - - - - - - -
Maximum 4.5 6,75 .3 .2 0,08 0,05 0,015 0,005 Zůstatek .jeden .3

Fyzikální a mechanické vlastnosti

Titanová slitina Ti-6Al-4V obvykle existuje jako fáze alfa s těsně uzavřenou krystalickou strukturou stejné koule (SG: P63/mmc) a fáze beta s kubickou krystalickou strukturou (SG: Im-3m). Ačkoli mechanické vlastnosti závisí na podmínkách tepelného zpracování slitiny a mohou se měnit v širokém rozmezí, typické rozsahy vlastností pro dobře zpracovaný Ti-6Al-4V jsou uvedeny níže [6] [7] [8] . Hliník stabilizuje fázi alfa, zatímco vanad stabilizuje fázi beta [9] .

Hustota, g/ cm3 Youngův modul, GPa Smykový modul, GPa Objemový modul pružnosti, GPa Poissonův poměr Mez kluzu, MPa (tah) Pevnost v tahu, MPa (tah) Rockwellova tvrdost C Rovnoměrné prodloužení, %
Min. 4,429 104 40 96,8 0,31 880 900 36 (typické) 5
Maximum 4,512 113 45 153 0,37 920 950 - osmnáct

Ti-6Al-4V má velmi nízkou tepelnou vodivost při pokojové teplotě, 6,7–7,5 W/m·K, [10] [11] , což způsobuje jeho relativně špatnou obrobitelnost.

Slitina podléhá únavě při nízkých teplotách [12] .

Tepelné zpracování Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V je tepelně zpracován, aby se změnilo množství a mikrostruktura a fáze ve slitině. Mikrostruktura se bude značně lišit v závislosti na přesném tepelném zpracování a metodě zpracování. Tři běžné procesy tepelného zpracování jsou válcovací žíhání, duplexní žíhání a rozpouštěcí zpracování a stárnutí [13] .

Aplikace

Charakteristika

Poznámky

  1. ↑ Paul K. Chu. Nízkoteplotní plazmová technologie: Metody a aplikace  / Paul K. Chu, XinPei Lu. - CRC Press, 15. července 2013. - S. 455. - ISBN 978-1-4665-0991-7 . Archivováno 21. prosince 2021 na Wayback Machine
  2. ↑ Založení ARL . www.arl. armáda.mil . Armádní výzkumná laboratoř. Získáno 6. 6. 2018. Archivováno z originálu 4. 9. 2018.
  3. ↑ Google. Návrh a aplikace slitin titanu na platformách americké armády - 2010 . Výzkumná laboratoř americké armády. Získáno 6. 6. 2018. Archivováno z originálu 17. 5. 2018.
  4. ↑ Long, M. (1998). "Slitiny titanu při totální náhradě kloubu - perspektiva materiálové vědy." biomateriály . 18 (19): 1621-1639. DOI : 10.1016/S0142-9612(97)00146-4 . PMID  9839998 .
  5. ↑ Gutmanas, EY (2004). „PIRAC Ti nitridem potažená hlavice Ti–6Al–4V proti UHMWPE acetabulární studii opotřebení kyčelního kloubu“. Journal of Materials Science: Materials in Medicine . 15 (4): 327-330. DOI : 10.1023/B:JMSM.0000021096.77850.c5 . PMID  15332594 .
  6. ↑ Titan Ti-6Al-4V (třída 5), ​​žíhaný . asm.matweb.com . ASM Aerospace Specification Metals, Inc. Získáno 2017-03-14. Archivováno z originálu 7. září 2011.
  7. ↑ Titanium Alloy Ti 6Al-4V Technický list . cartech.com . Společnost Carpenter Technology Corp. Získáno 14. března 2017. Archivováno z originálu 18. listopadu 2019.
  8. ↑ AZoM Staňte se členem Hledat... Vlastnosti nabídky Hledat Tento článek obsahuje údaje o vlastnostech, kliknutím zobrazte slitiny titanu - Ti6Al4V Grade 5 . www.azom.com . Materiály AZO. Získáno 14. března 2017. Archivováno z originálu 09. května 2021.
  9. ↑ Donache. Titan : technický průvodce . - ASM International, 2000. - ISBN 9781615030620 .
  10. ↑ Materiálový list ASM . asm.matweb.com . Získáno 20. června 2020. Archivováno z originálu dne 7. září 2011.
  11. ↑ Yang, Xiaoping (1999-01-01). "Obrábění titanu a jeho slitin" . Věda a technologie obrábění . 3 (1): 107-139. DOI : 10.1080/10940349908945686 . ISSN  1091-0344 .
  12. ↑ BEA. Výsledky vyšetřování havárie AF066 (září 2020). Získáno 9. února 2021. Archivováno z originálu dne 1. listopadu 2020.
  13. ↑ Výbor ASM. Metalurgie titanu // Titanium: Technický průvodce. - ASM International, 2000. - S. 22–23.
  14. ↑ Titanová slitina Ti6Al4V . Arcam . Získáno 9. února 2021. Archivováno z originálu dne 15. února 2020.
  15. ↑ Ti64 prášek z titanové slitiny . Tekna . Získáno 9. února 2021. Archivováno z originálu dne 28. února 2021.
  16. ↑ ASTM B265-20a, Standardní specifikace pro pás, plech a desku z titanu a slitiny titanu , West Conshohocken, PA: ASTM International, 2020, doi : 10.1520/B0265-20A , < http://www.astm.org/cgi -bin/resolver.cgi?B265-20a > . Staženo 13. srpna 2020.