Gr5 Materiał (ti -6 al -4 v)
Z Wikipedii, wolna encyklopedia
Ti -6 Al -4 v (Oznaczenie UNS R56400), czasami nazywane TC4, TI64, [1] lub ASTM Grade 5, jest stopem tytanu alfa-beta o wysokiej wytrzymałości i doskonałej odporności na korozję. Jest to jeden z najczęściej stosowanych stopów tytanowych i jest stosowany w szerokim zakresie zastosowań, w których konieczna jest niska gęstość i doskonała odporność na korozję, takie jak np. Przemysł lotniczy i zastosowania biomechaniczne (implanty i protezy).
Badania stopów tytanowych wykorzystywanych w zbrojach rozpoczęły się w latach 50. XX wieku w Watertown Arsenal, który później stał się częścią laboratorium badawczego armii [2] [3]
Jest to najbardziej udany komercyjnie stop tytanowy i jest nadal używany, po ukształtowaniu licznych zastosowań przemysłowych i komercyjnych [5].
Zwiększone stosowanie stopów tytanowych jako biomateriałów występuje z powodu ich niższego modułu, doskonałej biokompatybilności i zwiększonej odporności na korozję w porównaniu z bardziej konwencjonalnymi stalami nierdzewnymi i stopami na bazie kobaltu [6] Te atrakcyjne właściwości były siłą napędową wczesnego wprowadzenia (cpti) i + (ti -6 al -4 v), a także dla najnowszego rozwoju nowych kompozycji Ti-Alloy i ortopedycznych metastabilnych B stopy tytanu. Ta ostatnia ma zwiększoną biokompatybilność, zmniejszony moduł sprężystości oraz doskonały kontrolowany odkształcenie i odporność na zmęczenie wycięcia [7]. Jednak słaba wytrzymałość na ścinanie i odporność na zużycie stopów tytanowych ograniczyły jednak ich biomedyczne zastosowanie. Chociaż odporność na zużycie stopów B-Ti wykazała pewną poprawę w porównaniu ze stopami#B, ostateczna użyteczność stopów tytanowych ortopedycznych jako elementów zużycia będzie wymagała pełniejszego podstawowego zrozumienia zaangażowanych mechanizmów zużycia.
Chemia
[redagować]
(w Wt. %) [8]
|
V |
Glin |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Reszta każda |
Pozostała część |
|
|
Min |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Max |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Balansować |
.1 |
.3 |
Właściwości fizyczne i mechaniczne
[redagować]
Jedna możliwa mikrostruktura ti -6 al -4 ze stopu z ziaren alfa i nieciągłej fazy beta nieciągłej
Ti -6 al -4 stop tytanowy powszechnie istnieje w alfa, ze strukturą krystaliczną HCP, (sg: p63/mmc) i beta, ze strukturą krystaliczną BCC, (sg: im -3 m) fazy. Podczas gdy właściwości mechaniczne są funkcją warunku obróbki cieplnej stopu i mogą się różnić w zależności od właściwości, typowe zakresy właściwości dla dobrze przetworzonych ti -6 al -4 V pokazano poniżej. [9] [10] [10] [10] [10] [10] [10 ] [11] Aluminium stabilizuje fazę alfa, podczas gdy wanad stabilizuje fazę beta. [12] [13]
|
Gęstość |
Moduł Younga |
Moduł ścinania |
Moduł masowy |
Stosunek Poissona |
Przyparcie dochodowości |
Najwyższy stres rozciągający |
Twardość |
Jednolite wydłużenie |
|
|
Min |
4.429 g/cm3 (0. 160 lb/cu in) |
104 GPA (15,1 × 106 psi) |
40 GPa (5,8 × 106 psi) |
96.8 GPA (14. 0 × 106 psi) |
0.31 |
880 MPA (128, 000 psi) |
900 MPA (130, 000 psi) |
36 Rockwell C (typowe) |
5% |
|
Max |
4.512 g/cm3 (0. 163 lb/cu in) |
113 GPA (16,4 × 106 psi) |
45 GPA (6,5 × 106 psi) |
153 GPA (22,2 × 106 psi) |
0.37 |
920 MPA (133, 000 psi) |
950 MPA (138, 000 psi) |
-- |
18% |
Ti -6 Al -4 V ma bardzo niską przewodność cieplną w temperaturze pokojowej od 6,7 do 7,5 W/m · K, [14] [15], co przyczynia się do jego stosunkowo słabej maszyny. [15]
Stop jest podatny na zmęczenie przez zimno. [16] [17]
Obróbka cieplna Ti -6 al -4 v
[redagować]
Ti -6 al -4 V jest poddawane obróbce cieplnej, aby zmieniać ilości i mikrostrukturę i fazy w stopie. Mikrostruktura będzie się znacznie różnić w zależności od dokładnego obróbki cieplnej i metody przetwarzania. Trzy popularne procesy oczyszczania cieplnego to wyżarzanie młynów, wyżarzanie dupleksu oraz leczenie i starzenie się roztworu [18].
Zastosowania
[redagować]
Struktury lotnicze. Boeing 787 ma wagę 15% tytanu, [19], a Airbus A350 wynosi 14%. [20]
Implanty i protety biomedyczne [21]
Wysoko wydajne samochody wyścigowe
Wysokiej klasy rowery
Produkcja addytywna [22]
Apple iPhone 15 Pro (Max) Case, iPhone 16 Pro i Pro Max Case oraz Apple Watch Series 10 Titanium i Ultra 2 Case
Aplikacje morskie: ti -6 al -4 klasa 5 jest szeroko stosowana w aplikacjach morskich ze względu na wyjątkową odporność na korozję w środowiskach wody morskiej. [23] Ti -6 al -4 V jest stosowany w komponentach narażonych na atmosferę morską i warunki podwodne, takie jak budownictwo statku, platformy oleju i gazu na morzu oraz sprzęt podmorski. [24] [25]. Jego odporność na korozję pomaga obniżyć koszty konserwacji i przedłużyć żywotność sprzętu morskiego. [26]
Specyfikacje
[redagować]
UN: R56400
Standard AMS: 4928 [27]
Standard ASTM: F1472
Standard ASTM: B265 Klasa 5 [28]