Gr5 -materiale (Ti -6 al -4 V)
Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Ti -6 Al -4 V (UNS-betegnelse R56400), undertiden kaldet TC4, TI64, [1] eller ASTM grad 5, er en alfa-beta titaniumlegering med en høj specifik styrke og fremragende korrosionsbestandighed. Det er en af de mest almindeligt anvendte titanlegeringer og anvendes i en lang række anvendelser, hvor lav densitet og fremragende korrosionsbestandighed er nødvendig, såsom f.eks. Aerospace industri og biomekaniske anvendelser (implantater og proteser).
Undersøgelser af titanlegeringer, der blev brugt i rustninger, begyndte i 1950'erne i Watertown Arsenal, som senere blev en del af Army Research Laboratory. [2] [3]
Det er den mest kommercielt succesrige Titanium -legering og er stadig i brug i dag, efter at have formet adskillige industrielle og kommercielle applikationer. [5]
Øget anvendelse af titanlegeringer som biomaterialer forekommer på grund af deres lavere modul, overlegen biokompatibilitet og forbedret korrosionsbestandighed sammenlignet med mere konventionelle rustfrie stål og koboltbaserede legeringer. [6] Disse attraktive egenskaber var en drivkraft for den tidlige introduktion af (CPTI) og + (Ti -6 al -4 V) legeringer samt for den nyere udvikling af nye TI-legeringssammensætninger og ortopedisk metastable B Titaniumlegeringer. Sidstnævnte besidder forbedret biokompatibilitet, reduceret elastisk modul og overlegen stamme-kontrolleret og haktræthedsmodstand. [7] Imidlertid har den dårlige forskydningsstyrke og slidstyrke af titanlegeringer ikke desto mindre begrænset deres biomedicinske anvendelse. Selvom slidmodstanden for B-Ti-legeringer har vist en vis forbedring sammenlignet med A#B-legeringer, kræver den ultimative nytte af ortopædiske titanlegeringer som slidkomponenter en mere komplet grundlæggende forståelse af de involverede slidmekanismer.
Kemi
[redigere]
(i vægt %) [8]
|
V |
Al |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Resten hver |
Resten i alt |
|
|
Min |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Maks |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Saldo |
.1 |
.3 |
Fysiske og mekaniske egenskaber
[redigere]
En mulig mikrostruktur af ti -6 al -4 v legering med ækvivalent alfa -korn og diskontinuerlig beta -fase
Ti -6 al -4 V titaniumlegering findes ofte i alfa, med HCP -krystalstruktur, (SG: p63/mmc) og beta, med BCC -krystalstruktur, (SG: IM -3 m) faser. Mens mekaniske egenskaber er en funktion af legeringens varmebehandlingstilstand og kan variere baseret på egenskaber, er typiske egenskaber for godt forarbejdet Ti -6 al -4 V vist nedenfor. [9] [10 ] [11] Aluminium stabiliserer alfafasen, mens vanadium stabiliserer beta -fasen. [12] [13]
|
Densitet |
Youngs modul |
Forskydningsmodul |
Bulk -modul |
Poissons forhold |
Trækudbyttestress |
Tensil Ultimate Stress |
Hårdhed |
Ensartet forlængelse |
|
|
Min |
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 (typisk) |
5% |
|
Maks |
4,512 g/cm3 ({3}}. 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% |
Ti -6 Al -4 V har en meget lav termisk ledningsevne ved stuetemperatur på 6,7 til 7,5 W/M · K, [14] [15], som bidrager til dens relativt dårlige bearbejdning. [15]
Legeringen er sårbar over for træthed i kold ophold. [16] [17]
Varmebehandling af ti -6 al -4 V
[redigere]
Ti -6 al -4 V er varmebehandlet for at variere mængderne af og mikrostruktur af og faser i legeringen. Mikrostrukturen vil variere markant afhængigt af den nøjagtige varmebehandling og metode til behandling. Tre almindelige varmebehandlingsprocesser er mølleudglødning, duplexudglødning og løsning og aldring af løsninger. [18]
Applikationer
[redigere]
Luftfartstrukturer. Boeing 787 er 15% titanium efter vægt, [19] og Airbus A350 er 14%. [20]
Biomedicinske implantater og proteser [21]
Højtydende racerbiler
High-end cykler
Additivfremstilling [22]
Apple iPhone 15 Pro (Max) sag, iPhone 16 Pro og Pro Max -sager og Apple Watch Series 10 Titanium og Ultra 2 Cases
Marineapplikationer: Ti -6 Al -4 V Grade 5 bruges i vid udstrækning i marine applikationer på grund af dens ekstraordinære korrosionsbestandighed i havvandsmiljøer. [23] Ti -6 Al -4 V påføres i komponenter udsat for marine atmosfærer og undervandsforhold, såsom skibsbygning, offshore olie- og gasplatforme og subsea -udstyr. [24] [25] Dens modstand mod korrosion hjælper med at reducere vedligeholdelsesomkostninger og forlænge levetiden for marine udstyr. [26]
Specifikationer
[redigere]
USS: R56400
AMS Standard: 4928 [27]
ASTM Standard: F1472
ASTM Standard: B265 Grad 5 [28]