Gr5 materiale (ti -6 al -4 v)
Fra Wikipedia, gratis leksikon
Ti -6 al -4 v (uns-betegnelse R56400), noen ganger kalt TC4, Ti64, [1] eller ASTM grad 5, er en alfa-beta-titanlegering med høy spesifikk styrke og utmerket korrosjonsmotstand. Det er en av de mest brukte titanlegeringene og brukes i et bredt spekter av applikasjoner der lav tetthet og utmerket korrosjonsmotstand er nødvendige som f.eks. Aerospace -industri og biomekaniske anvendelser (implantater og proteser).
Studier av titanlegeringer som ble brukt i rustninger begynte på 1950 -tallet ved Watertown Arsenal, som senere ble en del av Army Research Laboratory. [2] [3]
Det er den mest kommersielt vellykkede titanlegering og er fremdeles i bruk i dag, etter å ha formet mange industrielle og kommersielle applikasjoner. [5]
Økt bruk av titanlegeringer som biomaterialer oppstår på grunn av deres lavere modul, overlegen biokompatibilitet og forbedret korrosjonsmotstand sammenlignet med mer konvensjonelle rustfrie stål og koboltbaserte legeringer. [6] Disse attraktive egenskapene var en pådriver for den tidlige introduksjonen av (CPTI) og + (Ti -6 al -4 v) legeringer, så vel som for den nyere utviklingen av nye ti-legeringssammensetninger og ortopedisk metastabil B titanlegeringer. Sistnevnte har forbedret biokompatibilitet, redusert elastisk modul og overlegen stamme-kontrollert og hakk utmattelsesmotstand. [7] Imidlertid har den dårlige skjærstyrken og slitestyrken til titanlegeringer likevel begrenset sin biomedisinske bruk. Selv om slitemotstanden til B-Ti-legeringer har vist en viss forbedring sammenlignet med en#B-legeringer, vil den ultimate nytten av ortopediske titanlegeringer som slitasje komponenter kreve en mer fullstendig grunnleggende forståelse av slitemekanismene som er involvert.
Kjemi
[redigere]
(i vekt %) [8]
|
V |
Al |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Resten hver |
Resten totalt |
|
|
Min |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Maks |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Balansere |
.1 |
.3 |
Fysiske og mekaniske egenskaper
[redigere]
En mulig mikrostruktur av Ti -6 al -4 V -legering med likeverdige alfakorn og diskontinuerlig betafase
Ti -6 al -4 v Titaniumlegering eksisterer ofte i alfa, med HCP -krystallstruktur, (SG: P63/MMC), og beta, med BCC -krystallstruktur, (SG: IM -3 m) Faser. Mens mekaniske egenskaper er en funksjon av varmebehandlingstilstanden til legeringen og kan variere basert på egenskaper, er typiske eiendomsområder for godt behandlet Ti -6 al -4 V vist nedenfor. [9] [10 ] [11] Aluminium stabiliserer alfapasen, mens vanadium stabiliserer betafasen. [12] [13]
|
Tetthet |
Youngs modul |
Skjærmodul |
Bulkmodul |
Poissons forhold |
Strekkutbytte stress |
Strekk Ultimate stress |
Hardhet |
Ensartet forlengelse |
|
|
Min |
4.429 g/cm3 (0. 160 lb/cu i) |
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 (typisk) |
5% |
|
Maks |
4.512 g/cm3 (0. 163 lb/cu i) |
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 har en veldig lav termisk ledningsevne ved romtemperatur på 6,7 til 7,5 w/m · k, [14] [15] som bidrar til dens relativt dårlige maskinbarhet. [15]
Legeringen er sårbar for tretthet i kaldt bolig. [16] [17]
Varmebehandling av ti -6 al -4 v
[redigere]
Ti -6 al -4 v er varme behandlet for å variere mengden og mikrostrukturen til og faser i legeringen. Mikrostrukturen vil variere betydelig avhengig av nøyaktig varmebehandling og behandlingsmetode. Tre vanlige varmebehandlingsprosesser er annealing, duplex -annealing og løsning av løsning og aldring. [18]
Applikasjoner
[redigere]
Luftfartsstrukturer. Boeing 787 er 15% titan etter vekt, [19] og Airbus A350 er 14%. [20]
Biomedisinske implantater og proteser [21]
Racerbiler med høy ytelse
High-end sykler
Tilsetningsindustri [22]
Apple iPhone 15 Pro (Max) Case, iPhone 16 Pro og Pro Max Cases, og Apple Watch Series 10 Titanium og Ultra 2 Cases
Marine applikasjoner: Ti -6 al -4 V Grad 5 brukes mye i marine applikasjoner på grunn av dens eksepsjonelle korrosjonsmotstand i sjøvannsmiljøer. [23] Ti -6 al -4 v brukes i komponenter utsatt for marine atmosfærer og under vannforhold, for eksempel skipsbygging, offshore olje- og gassplattformer, og undervannsutstyr. [24] [25] Motstanden mot korrosjon hjelper til med å redusere vedlikeholdskostnader og forlenge levetiden til marint utstyr. [26]
Spesifikasjoner
[redigere]
UNS: R56400
AMS Standard: 4928 [27]
ASTM Standard: F1472
ASTM Standard: B265 klasse 5 [28]