Ti-6Al-4V (Gr5, TC4)

1. Izjemna specifična trdnost:
Z gostoto le 4,43 g/cm³ kaže natezno trdnost večjo ali enako 895 MPa v žarjenem stanju (večjo ali enako 1100 MPa v stanju STA), kar zagotavlja pomembne učinke lahke teže in služi kot osnovni material v vesoljskih in dirkalnih aplikacijah.
2. Vrhunska odpornost proti koroziji:
3. Njegova odpornost proti koroziji daleč presega odpornost nerjavečega jekla v morski vodi, kloridih ter večini kislih in alkalnih medijev, kar odpravlja potrebo po zaščiti premaza in je primerno za morska in kemična okolja.
3. Dobra biokompatibilnost:
Ne-strupen, ne-alergen in z odličnimi oseointegracijskimi lastnostmi je eden od prednostnih materialov za globalne medicinske pripomočke za vsaditev, skladen s standardom ASTM F136.
4. Odlično delovanje pri zmernih temperaturah:
Dolgo lahko stabilno deluje pri temperaturah, manjših od ali enakih 400 stopinjam, in vzdrži kratkotrajno-izpostavljenost nad 500 stopinjami, medtem ko ohranja strukturno stabilnost in stabilnost lastnosti.
5. Vrhunska učinkovitost utrujenosti:
Zaradi visoke-mejne ciklične utrujenosti 500–700 MPa in močne odpornosti na širjenje razpok zaradi utrujenosti je idealen za pogoje dinamične obremenitve.
6. Zrel standardni sistem:
Skladen z več mednarodnimi standardi, vključno z ASTM B348, ASTM F136 (medicinski), ISO 5832-3, AMS 4928 in GB/T 2965, podprt z zrelo globalno dobavno verigo.

Toplotna obdelava Ti-6Al-4V se uporablja predvsem za prilagoditev ujemanja med trdnostjo in duktilnostjo, s splošnimi specifikacijami, kot sledi:
1. Žarjenje (za optimalno duktilnost in dimenzijsko stabilnost, najpogosteje uporabljen pogoj):
Normalno žarjenje:
Segrejte na 700-800 stopinj, držite 1-2 uri, nato ohladite na zraku. Posledica tega je enakoosna + mikrostruktura z dobrimi splošnimi lastnostmi.
Dvojno žarjenje:
Prva stopnja pri 850-950 stopinjah, zračno hlajenje; druga stopnja pri 700-750 stopinjah, zračno hlajenje. Uporablja se za izboljšanje odpornosti proti utrujenosti in lomne žilavosti.
2. Obdelava raztopine in staranje (STA, za doseganje največje trdnosti):
Zdravljenje z raztopino:
Segrejte na 925-955 stopinj, držite 0,5-1 uro, nato dušite z vodo ali oljem (da dobite metastabilno fazo).
Zdravljenje staranja:
Segrejte na 480-595 stopinj, držite 4-8 ur, nato ohladite na zraku. Fina faza se izloča, kar znatno poveča trdnost (natezna trdnost Večja ali enaka 1100 MPa).
Opomba: Toplotno obdelavo je treba izvajati pod vakuumom ali zaščito pred inertnim plinom, da preprečimo površinsko oksidacijo in kontaminacijo („krhka plast“). Hitrost gašenja mora biti dovolj visoka, da obdrži fazo, toda tanki deli lahko uporabljajo zračno hlajenje.

Dolgotrajna neprekinjena delovna temperatura- (predvsem glede na trdnost in odpornost proti oksidaciji):
Priporočljivo je, da je manj kot ali enako 400 stopinj. Pri tej temperaturi ostane mikrostruktura stabilna, hitrost lezenja je mogoče nadzorovati in poslabšanje delovanja je sprejemljivo.
Temperatura-kratkotrajne izpostavljenosti:
Lahko doseže do 500-550 stopinj (npr. kratkotrajno pregrevanje v letalskih motorjih), vendar se bosta trdnost in odpornost proti oksidaciji znatno zmanjšali.
Najvišja projektirana temperatura za konstrukcijske-komponente, ki nosijo tlak:
Običajno velja za 350-400 stopinj, izračune lezenja in dolgoročne trdnosti pa je treba izvesti na podlagi specifičnih ravni napetosti.
Nizko{0}}temperaturne lastnosti:
Ti-6Al-4V kaže večjo trdnost in sprejemljivo duktilnost pri nizkih temperaturah (do -196 stopinj), vendar ni tako dober kot skoraj zlitine, kot je TA7. Na splošno ni prva izbira za aplikacije globokega kriogenega inženiringa.

A

Priporočila za izbiro: Če potrebujete največje razmerje med-in-težo, zmerno temperaturno odpornost in dobro splošno zmogljivost, izberite Ti-6Al-4V (razred 5).
Če dajete prednost končni odpornosti proti koroziji, oblikovanju in nadzoru nad stroški ter imate nižje zahteve glede trdnosti, je čisti titan (razred 2) bolj ekonomična izbira.

Ti-6Al-4V ima dobre varilne lastnosti, vendar je potrebno strogo upoštevanje specifikacij postopka varjenja titanove zlitine:

1. Priporočene metode varjenja: TIG (varjenje z volframovim inertnim plinom), MIG (varjenje z inertnim plinom kovin), varjenje s plazmo, varjenje z elektronskim žarkom, lasersko varjenje in varjenje s trenjem.
2. Pred-priprava na varjenje: območje varjenja mora biti strogo očiščeno, da se odstranijo olje, vodni kamen in vlaga. Priporočljivo je mehansko ali kemično čiščenje (luženje).
3. Zaščitni plin: za varjenje in zaščito hrbtne strani je treba uporabiti -plinski argon visoke čistosti (večji ali enak 99,99 %), da preprečite visoko{3}}temperaturno oksidacijo in kontaminacijo z vodikom, kisikom in dušikom. Za kritične aplikacije se lahko uporabi ščit za plin argon.
4. Toplotna obdelava-po-varu: Priporočljivo je razbremenilno žarjenje po-napetostnem-varu (približno 500-650 stopinj, zračno-hlajenje) za odpravo preostalih napetosti in obnovitev duktilnosti zvara. Toplotna obdelava po varjenju je še posebej pomembna za debele profile ali zelo omejene strukture.
5. Dodatna kovina: Priporočljiva je polnilna žica Ti-6Al-4V iz istega materiala (npr. AWS A5.16 ERTi-5), da se zagotovi ujemanje sestave zvara in zmogljivosti.
6. Ključne kontrolne točke: Potreben je strog nadzor vnosa toplote (linearna energija), da se izognemo prekomernemu vnosu toplote, ki vodi do grobljenja mikrostrukture zvara in zmanjšane duktilnosti.

Velja za alternativne scenarije (Ti-6Al-4V, kot titanova zlitina za splošno uporabo, je primerjalna izbira za večino aplikacij):
Kadar je treba uravnotežiti trdnost, odpornost proti koroziji, uporabnost in ceno, je Ti-6Al-4V prednostna izbira, ki lahko nadomesti večino industrijskih čistih titanovih in nizkolegiranih titanovih materialov.
V ne-ekstremno visokih-temperaturnih pogojih (manj kot ali enako 400 stopinj) lahko nadomesti skoraj- zlitine, kot je TA7, vendar so njegova varilna učinkovitost in lastnosti pri nizkih-temperaturah slabše od lastnosti TA7.
Za ne-ekstremno visoke-trdnostne zahteve (manjše od ali enake 1200 MPa) lahko nadomesti -titanove zlitine z višjo{3}}trdnostjo (npr. Ti-10V-2Fe-3Al) z nižjo ceno in boljšo obdelovalnostjo.

Scenariji, kjer zamenjava ni primerna (izbrati je treba druge znamke):
For long-term service at extreme high temperatures (>450 stopinj): Izbrati je treba visoko{1}}titanove zlitine (npr. Ti-6242S, IMI 834).
Za ekstremno nizke temperature (< -100°C) with very high plasticity requirements: TA7 is preferable.
Za biomedicinske aplikacije, ki zahtevajo izjemno nizek modul elastičnosti: pridejo v poštev beta titanove zlitine (npr. Ti-12Mo-6Zr-2Fe, TMZF).
For ultra-high strength requirements (>1300 MPa): potrebne so beta ali metastabilne beta titanove zlitine (npr. Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn).

Priporočila za izbiro materiala: Prosimo, navedite podrobne delovne pogoje (temperaturno območje, vrsto obremenitve, srednje okolje, zahteve za varjenje, življenjsko dobo) za določeno izbiro materiala. Pomagamo vam lahko s tehnično in ekonomsko primerjalno analizo, da vam pomagamo narediti optimalno izbiro med Ti-6Al-4V in drugimi vrstami titanovih zlitin.