Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V (UNS-beteckning R56400 ), även ibland kallad TC4 , Ti64 , [1] eller ASTM Grade 5 , är en alfa-beta titanlegering med ett högt förhållande mellan styrka och vikt och utmärkt korrosionsbeständighet . Det är en av de mest använda titanlegeringarna och används där låg densitet och hög korrosionsbeständighet krävs, såsom i flyg- och biomekaniska applikationer (implantat och proteser ).

Forskning på titanlegeringar som används i kroppsskydd började på 1950-talet vid Watertown Arsenal , som senare blev en del av US Army Research Laboratory [2] [3] .

Titanlegeringar används ofta som biomaterial på grund av deras goda biokompatibilitet och förbättrade korrosionsbeständighet jämfört med mer traditionella rostfria stål och koboltbaserade legeringar [4] . På grund av dessa egenskaper introducerades legeringar a (cpTi) och a#b (Ti-6Al-4V), såväl som nya kompositioner baserade på titan och ortopediska metastabila b-titaniumlegeringar, aktivt i medicinen. De senare har ökad biokompatibilitet, minskad elasticitetsmodul och utmärkt motståndskraft mot utmattningsbelastningar [5] . Emellertid begränsar den låga skjuvhållfastheten och slitstyrkan hos titanlegeringar fortfarande deras biomedicinska användning.

Kemi

(vikt %)

V Al Fe O C N TIMME Y Ti Resten av varje Resten totalt
Min. 3.5 5.5 - - - - - - - - -
Maximal 4.5 6,75 .3 .2 0,08 0,05 0,015 0,005 Balans .ett .3

Fysiska och mekaniska egenskaper

Titanlegering Ti-6Al-4V existerar vanligtvis som en alfafas med en tätpackad kristallstruktur med lika sfärer (SG: P63/mmc) och en betafas med en kubisk kristallstruktur (SG: Im-3m). Även om de mekaniska egenskaperna beror på legeringens värmebehandlingsförhållanden och kan variera över stora intervall, visas typiska egenskapsintervall för välbehandlad Ti-6Al-4V nedan [6] [7] [8] . Aluminium stabiliserar alfafasen, medan vanadin stabiliserar betafasen [9] .

Densitet, g/cm 3 Youngs modul, GPa Skjuvmodul, GPa Bulk elasticitetsmodul, GPa Poissons förhållande Sträckgräns, MPa (drag) Draghållfasthet, MPa (draghållfasthet) Rockwell hårdhet C Enhetlig förlängning, %
Min. 4,429 104 40 96,8 0,31 880 900 36 (typiskt) 5
Maximal 4,512 113 45 153 0,37 920 950 - arton

Ti-6Al-4V har en mycket låg värmeledningsförmåga vid rumstemperatur, 6,7–7,5 W/m·K, [10] [11] , vilket orsakar dess relativt dåliga bearbetbarhet.

Legeringen utsätts för utmattning vid låga temperaturer [12] .

Värmebehandling av Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V är värmebehandlad för att ändra mängden och mikrostrukturen och fasen i legeringen. Mikrostrukturen kommer att variera mycket beroende på den exakta värmebehandlingen och bearbetningsmetoden. Tre vanliga värmebehandlingsprocesser är valsglödgning, duplexglödgning och lösningsbehandling och åldring [13] .

Applikation

Egenskaper

Anteckningar

  1. ↑ Paul K. Chu. Low Temperature Plasma Technology: Methods and Applications  / Paul K. Chu, XinPei Lu. - CRC Press, 15 juli 2013. - P. 455. - ISBN 978-1-4665-0991-7 . Arkiverad 21 december 2021 på Wayback Machine
  2. ↑ Grundandet av ARL . www.arl. army.mil . Arméns forskningslaboratorium. Hämtad 6 juni 2018. Arkiverad från originalet 4 september 2018.
  3. ↑ Google. Utformningen och tillämpningen av titanlegeringar på amerikanska arméplattformar -2010 . US Army Research Laboratory. Hämtad 6 juni 2018. Arkiverad från originalet 17 maj 2018.
  4. ↑ Long, M. (1998). "Titanlegeringar i total ledersättning - ett materialvetenskapligt perspektiv." biomaterial . 18 (19): 1621-1639. DOI : 10.1016/S0142-9612(97)00146-4 . PMID  9839998 .
  5. ↑ Gutmanas, EY (2004). "PIRAC Ti-nitridbelagt Ti-6Al-4V-huvud mot UHMWPE acetabularis cup-höftslitagesimulatorstudie". 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 (Grad 5), glödgat . asm.matweb.com . ASM Aerospace Specification Metals, Inc. Hämtad 2017-03-14. Arkiverad från originalet den 7 september 2011.
  7. ↑ Titanium Alloy Ti 6Al-4V tekniskt datablad . cartech.com . Carpenter Technology Corp. Hämtad 14 mars 2017. Arkiverad från originalet 18 november 2019.
  8. ↑ AZoM Bli medlem Sök... Sökmeny Egenskaper Denna artikel har egenskapsdata, klicka för att se Titanium Alloys - Ti6Al4V Grade 5 . www.azom.com . AZO Material. Hämtad 14 mars 2017. Arkiverad från originalet 09 maj 2021.
  9. ↑ Donache. Titan: en teknisk guide . - ASM International, 2000. - ISBN 9781615030620 .
  10. ↑ ASM Material Data Sheet . asm.matweb.com . Hämtad 20 juni 2020. Arkiverad från originalet 7 september 2011.
  11. ↑ Yang, Xiaoping (1999-01-01). "Bearbetning av titan och dess legeringar" . Maskinvetenskap och teknik . 3 (1): 107-139. DOI : 10.1080/10940349908945686 . ISSN  1091-0344 .
  12. ↑ BEA. AF066 resultat av haveriundersökning (september 2020). Hämtad 9 februari 2021. Arkiverad från originalet 1 november 2020.
  13. ↑ ASM-kommittén. The Metallurgy of Titanium // Titanium: En teknisk guide. - ASM International, 2000. - S. 22–23.
  14. ↑ Ti6Al4V titanlegering . Arcam . Hämtad 9 februari 2021. Arkiverad från originalet 15 februari 2020.
  15. ↑ Ti64 titanlegering pulver . Tekna . Hämtad 9 februari 2021. Arkiverad från originalet 28 februari 2021.
  16. ↑ ASTM B265-20a, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet and Plate , West Conshohocken, PA: ASTM International, 2020, doi : 10.1520/B0265-20A , < http://www.astm.org/cgi -bin/resolver.cgi?B265-20a > . Hämtad 13 augusti 2020.