Gr5 -materiaali (ti -6 al -4 v)

Wikipediasta, ilmainen tietosanakirja

Ti -6 al -4 V (UNS-nimitys R56400), jota joskus kutsutaan TC4: n, Ti64, [1] tai ASTM-luokan 5, on alfa-beeta-titaaniseos, jolla on spesifinen lujuus ja erinomainen korroosiokestävyys. Se on yksi yleisimmin käytetyistä titaaniseoksista, ja sitä sovelletaan monissa sovelluksissa, joissa on välttämätöntä alhainen tiheys ja erinomainen korroosionkestävyys, kuten esim. Ilmailualan teollisuus ja biomekaaniset sovellukset (implantit ja proteesit).

Panssaroissa käytetyistä titaaniseoksista aloitettiin 1950 -luvulla Watertown Arsenalissa, josta tuli myöhemmin osa armeijan tutkimuslaboratoriota. [2] [3]

Se on kaupallisesti menestynein titaaniseos ja on edelleen käytössä, kun se on muotoillut lukuisia teollisuus- ja kaupallisia sovelluksia. [5]

Titaniumseosten lisääntynyt käyttö biomateriaaleina tapahtuu niiden alemman moduulin, erinomaisen biologisen yhteensopivuuden ja parantuneen korroosionkestävyyden vuoksi verrattuna tavanomaisempiin ruostumattomiin teräksiin ja kobolttipohjaisiin seoksiin. [6] Nämä houkuttelevat ominaisuudet olivat liikkeellepaneva voima (cpti) ja + (ti -6 al -4 v) seoksien varhaiseen käyttöönotolle sekä uusien Ti-seos-koostumusten ja ortopedisten metastabiilien kehittämiselle ja ortopedisten metastableiden viimeaikaisemmalle kehitykselle, B titaaniseokset. Jälkimmäisellä on parantunut biologinen yhteensopivuus, vähentynyt elastinen moduuli ja ylivoimainen kantaohjattu ja loven väsymiskestävyys. [7] Titaaniseosten huono leikkauslujuus ja kulutuskestävyys ovat kuitenkin rajoittaneet niiden biolääketieteellistä käyttöä. Vaikka B-TI-seosten kulumisvastus on osoittanut jonkin verran parannusta verrattuna#B-seoksiin, ortopedisten titaaniseosten lopullinen hyödyllisyys kulumiskomponentteina vaatii täydellisemmän perustavanlaatuisemman ymmärryksen mukana olevista kulutusmekanismeista.

Kemia

[muokata]

(Wt. %) [8]

	V	AL -AL	Fe	O	C	N	H	Y	Ti	Loput kukin	Loput
Mini	3.5	5.5	--	--	--	--	--	--	--	--	--
Max	4.5	6.75	.3	.2	.08	.05	.015	.005	Saldo	.1	.3

Fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet

[muokata]

Yksi mahdollinen ti -6 Al -4 V -seos, joka on ekviaxed alfa -jyvien ja epäjatkuva beetavaihe,

Ti -6 al -4 v titaani -seos on yleisesti alfassa, HCP -kiderakenteella (SG: P63/MMC) ja beeta, BCC -kiderakenne, (SG: IM -3} m) vaiheet. Vaikka mekaaniset ominaisuudet ovat seoksen lämpökäsittelyolosuhteiden funktio, ja ne voivat vaihdella ominaisuuksien perusteella, tyypilliset ominaisuusalueet hyvin käsiteltyille ti -6 al -4 v esitetään alla. [9] [10 ] [11] Alumiini stabiloi alfafaasin, kun taas Vanadiumi stabiloi beetafaasin. [12] [13]

	Tiheys	Youngin moduuli	Leikkausmoduuli	Massa	Poissonin suhde	Vetolujuus	LEVILLIKSIVIRJA	Kovuus	Tasainen pidennys
Mini	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 (tyypillinen)	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: n lämmönjohtavuus huoneenlämpötilassa on 6,7 - 7,5 W/m · K, [14] [15], mikä vaikuttaa sen suhteellisen huonoon machinaatioon. [15]

Seos on alttiina kylmän asumisen väsymykselle. [16] [17]

Ti -6 al -4 -6 lämpökäsittely

[muokata]

Ti -6 al -4 v on lämpö käsitelty seoksen ja vaiheiden määrien ja mikrorakenteen muuttamiseksi. Mikrorakenne vaihtelee merkittävästi tarkan lämpökäsittelyn ja prosessointimenetelmän mukaan. Kolme yleistä lämpökäsittelyprosessia ovat myllyn hehkutus, kaksipuolinen hehkutus ja liuoskäsittely ja ikääntyminen. [18]

Sovellukset

[muokata]

Ilmailu- ja avaruusrakenteet. Boeing 787 on 15% titaani painon mukaan [19] ja Airbus A350 on 14%. [20]

Biolääketieteelliset implantit ja proteesit [21]

Suorituskykyiset kilpa-autot

Huippuluokan polkupyörät

Lisäainevalmistus [22]

Apple iPhone 15 Pro (Max) -kotelo, iPhone 16 Pro ja Pro Max -kotelot sekä Apple Watch Series 10 Titanium ja Ultra 2 -kotelo

Marine -sovellukset: Ti -6 al -4 V -luokka 5 käytetään laajasti merisovelluksissa sen poikkeuksellisen korroosionkestävyyden vuoksi meriveden ympäristöissä. [23] Ti -6 al -4 V sovelletaan komponentteihin, jotka altistetaan merialueisiin ja vedenalaisiin olosuhteisiin, kuten laivanrakennus, öljy- ja kaasualustot sekä merenpohjaiset laitteet. [24] [25] Sen korroosiokestävyys auttaa vähentämään ylläpitokustannuksia ja pidentämään merilaitteiden käyttöikää. [26]

Tekniset tiedot

[muokata]

UNS: R56400

AMS -standardi: 4928 [27]

ASTM -standardi: F1472

ASTM -standardi: B265 -luokka 5 [28]