GR5 Υλικό (Ti -6 al -4 v)
Από τη Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
TI -6 al -4 V (Ονομασία r56400), μερικές φορές ονομάζεται TC4, TI64, [1] ή ASTM βαθμός 5, είναι ένα κράμα alpha-beta τιτανίου με υψηλή ειδική αντοχή και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα κράματα τιτανίου και εφαρμόζεται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών όπου απαιτείται χαμηλή πυκνότητα και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, όπως η βιομηχανία αεροδιαστημικής π.χ. και οι βιομηχανικές εφαρμογές (εμφυτεύματα και προθέσεις).
Μελέτες των κραμάτων τιτανίου που χρησιμοποιήθηκαν σε πανοπλίες ξεκίνησαν στη δεκαετία του 1950 στο Watertown Arsenal, το οποίο αργότερα έγινε μέρος του ερευνητικού εργαστηρίου του Στρατού [2] [3]
Είναι το πιο εμπορικά επιτυχημένο κράμα τιτανίου και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα, έχοντας διαμορφώσει πολυάριθμες βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές. [5]
Η αυξημένη χρήση των κραμάτων τιτανίου ως βιολογικών υλικών συμβαίνει λόγω του χαμηλότερου συντελεστή τους, της ανώτερης βιοσυμβατότητας και της ενισχυμένης αντοχής στη διάβρωση σε σύγκριση με πιο συμβατικούς ανοξείδωτους χάλυβες και κράματα με βάση το κοβάλτιο. Αυτές οι ελκυστικές ιδιότητες ήταν μια κινητήρια δύναμη για την πρώιμη εισαγωγή (CPTI) και + (Ti -6 al -4 V) κράματα καθώς και για την πιο πρόσφατη ανάπτυξη νέων συνθέσεων Ti-Alloy και ορθοπεδικών μεταστατών Β κράματα τιτανίου. Το τελευταίο διαθέτει ενισχυμένη βιοσυμβατότητα, μειωμένο ελαστικό μέτρο και ανώτερη αντίσταση σε ελεγχόμενη από στέλεχος και κόπωση. [7] Ωστόσο, η κακή αντοχή στη διάτμηση και η αντίσταση στη φθορά των κραμάτων τιτανίου έχουν περιορίσει ωστόσο τη βιοϊατρική τους χρήση. Παρόλο που η αντοχή στη φθορά των κραμάτων Β-ΤΙ έχει δείξει κάποια βελτίωση σε σύγκριση με τα κράματα#Β, η τελική χρησιμότητα των ορθοπεδικών κραμάτων τιτανίου, καθώς τα εξαρτήματα φθοράς θα απαιτούν μια πληρέστερη θεμελιώδη κατανόηση των εμπλεκομένων μηχανισμών φθοράς.
Χημεία
[εκδίδω]
(σε βάρος κατά %) [8]
|
V |
ΑΛ |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Τζάδι |
Υπόλοιπο το καθένα |
Υπόλοιπο συνολικά |
|
|
Εορτασμός |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Μέγιστος |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Ισορροπία |
.1 |
.3 |
Φυσικές και μηχανικές ιδιότητες
[εκδίδω]
Μία πιθανή μικροδομή του Ti -6 al -4 V κράμα με equiaxed alpha κόκκους και ασυνεχή φάση beta
TI -6 al -4 v Το κράμα τιτανίου υπάρχει συνήθως στο άλφα, με κρυσταλλική δομή HCP, (SG: p63/mmc) και beta, με κρυσταλλική δομή BCC, (Sg: im -3}} m) φάσεις. Ενώ οι μηχανικές ιδιότητες είναι συνάρτηση της κατάστασης θερμικής επεξεργασίας του κράματος και μπορεί να ποικίλουν ανάλογα με τις ιδιότητες, οι τυπικές περιοχές ιδιοκτησίας για καλά επεξεργασμένα ti -6 al -4 V εμφανίζονται παρακάτω. [9] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] ] [11] Το αλουμίνιο σταθεροποιεί τη φάση άλφα, ενώ το βαναδικό σταθεροποιεί τη φάση βήτα [12] [13]
|
Πυκνότητα |
Συγκριτικό του Young |
Μέτρο διάτμησης |
Μέγιστο μέτρο |
Ο λόγος του Poisson |
Τάση απόδοσης εφελκυσμού |
Τελική τάση εφελκυσμού |
Σκληρότητα |
Ομοιόμορφη επιμήκυνση |
|
|
Εορτασμός |
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 (τυπικό) |
5% |
|
Μέγιστος |
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% |
Το Ti -6 al -4 V έχει πολύ χαμηλή θερμική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου 6,7 έως 7,5 β/m · k, [14] [15] που συμβάλλει στη σχετικά κακή μηχανική της. [15]
Το κράμα είναι ευάλωτο στην κόπωση κρύου κατοικίας. [16] [17]
Θερμική επεξεργασία του Ti -6 al -4 v
[εκδίδω]
TI -6 al -4 V είναι θερμικά επεξεργασμένα για να μεταβάλλουν τις ποσότητες και τη μικροδομή και των φάσεων στο κράμα. Η μικροδομή θα ποικίλει σημαντικά ανάλογα με την ακριβή θερμική επεξεργασία και τη μέθοδο επεξεργασίας. Τρεις κοινές διεργασίες θερμικής επεξεργασίας είναι η ανόπτηση μύλων, η ανόπτηση διπλής όψης και η θεραπεία και η γήρανση της λύσης [18].
Αιτήσεις
[εκδίδω]
Αεροδιαστημικές δομές. Το Boeing 787 είναι 15% τιτάνιο κατά βάρος, [19] και το Airbus A350 είναι 14% [20]
Βιοϊατρικά εμφυτεύματα και προθέσεις [21]
Αγωνιστικά αυτοκίνητα
Ποδήλατα υψηλής ποιότητας
Manufacturing Additive [22]
Apple iPhone 15 Pro (Max) Case, iPhone 16 Pro και Pro Max Case, και Apple Watch Series 10 Titanium και Ultra 2 περιπτώσεις
Θαλάσσια Εφαρμογές: TI -6 al -4} v Βαθμός 5 χρησιμοποιείται εκτενώς σε θαλάσσιες εφαρμογές λόγω της εξαιρετικής αντοχής της διάβρωσης σε περιβάλλοντα θαλασσινών. [23]. Το Ti -6 al -4 V εφαρμόζεται σε εξαρτήματα που εκτίθενται σε θαλάσσιες ατμόσφαιρες και υποβρύχια συνθήκες, όπως η ναυπηγική βιομηχανία, οι υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου και φυσικού αερίου και ο υποθαλάσσιος εξοπλισμός. [24] [25] Η αντίσταση της στη διάβρωση βοηθά στη μείωση του κόστους συντήρησης και στην επέκταση της διάρκειας ζωής του θαλάσσιου εξοπλισμού. [26]
Προδιαγραφές
[εκδίδω]
UNS: R56400
Πρότυπο AMS: 4928 [27]
Πρότυπο ASTM: F1472
Πρότυπο ASTM: Β265 Βαθμός 5 [28]