Ti-6Al-4V (обозначение UNS R56400 ), также иногда называемый TC4, Ti64, или ASTM Grade 5, представляет собой альфа-бета титановый сплав с высоким отношением прочности к массе и превосходной коррозионной стойкостью. Это один из наиболее часто используемых титановых сплавов, который применяется там, где необходимы малая плотность и высокая коррозионная стойкость, например, в аэрокосмической промышленности и биомеханических применениях (имплантаты и протезы).
Исследования титановых сплавов, используемых в бронежилетах, начались в 1950-х годах в Уотертаунском арсенале, который позже стал частью исследовательской лаборатории армии США.
Титановые сплавы широко применяются в качестве биоматериалов из-за их хорошей биосовместимости и повышенной коррозионной стойкости по сравнению с более традиционными нержавеющими сталями и сплавами на основе кобальта. Благодаря этим свойствам в медицину активно внедрялись сплавы a (cpTi) и a#b (Ti-6Al-4V), а также новые композиции на основе титана и ортопедических метастабильных b-титановых сплавов. Последние обладают повышенной биосовместимостью, пониженным модулем упругости и превосходной устойчивостью к усталостным нагрузкам. Однако низкая прочность на сдвиг и износостойкость титановых сплавов, тем не менее, ограничивают их биомедицинское использование.
Химия (в мас. %) V Al Fe О C N H Y Ti Остаток каждый Остаток Всего Мин. 3.5 5.5 - - - - - - - - - Максимум 4.5 6,75 .3 .2 0,08 0,05 0,015 0,005 Остаток средств .1 .3
Физико-механические свойства
Титановый сплав Ti-6Al-4V обычно существует в виде альфа-фазы с кристаллической структурой плотно упакованных равных сфер (SG : P63 / mmc) и бета-фазы с кубической кристаллической структурой (SG : Im-3m). Хотя механические свойства зависят от условий термообработки сплава и могут изменяться в широких интервалах, типичные диапазоны свойств для хорошо обработанного Ti-6Al-4V показаны ниже. Алюминий стабилизирует альфа-фазу, а ванадий — бета-фазу. Плотность, г / см 3 Модуль Юнга, ГПа Модуль сдвига, ГПа Объемный модуль упругости, ГПа Коэффициент Пуассона Предел текучести, МПа (при растяжении) Предел прочности, МПа (при растяжении) Твердость по Роквеллу C Равномерное удлинение, % Мин. 4,429 104 40 96,8 0,31 880 900 36 (типичный) 5 Максимум 4,512 113 45 153 0,37 920 950 - 18 Ti-6Al-4V имеет очень низкую теплопроводность при комнатной температуре, 6,7–7,5 Вт/м·К, что обуславливает его относительно плохую обрабатываемость.
Сплав подвержен усталости при низких температурах.
Термическая обработка Ti-6Al-4V
Ti-6Al-4V подвергается термообработке для изменения количества и микроструктуры и фазы в сплаве. Микроструктура будет значительно различаться в зависимости от точной термической обработки и метода обработки. Три распространенных процесса термообработки - это прокатный отжиг, дуплексный отжиг и обработка на твердый раствор и старение.
Применение
Имплантаты и протезы (кованые, литые или твердые произвольной формы (см. аддитивные технологии) Аддитивное производство Детали и прототипы для гоночной и аэрокосмической промышленности. Широко используется в самолетах Boeing 787. Морские приложения Химическая индустрия Газовые турбины Глушители для огнестрельного оружия
Характеристики
UNS: R56400 Стандарт AMS: 4911 Стандарт ASTM: F1472 Стандарт ASTM: B265, класс 5
Примечания
Категория:Сплавы титана