Gr5 materiaal (ti -6 al -4 v)
Van Wikipedia, de gratis encyclopedie
Ti -6 Al -4 v (UNS-aanduiding R56400), soms TC4, TI64, [1] of ASTM Grade 5 genoemd, is een alfa-beta-titaniumlegering met een hoge specifieke sterkte en uitstekende corrosieweerstand. Het is een van de meest gebruikte titaniumlegeringen en wordt toegepast in een breed scala aan toepassingen waar lage dichtheid en uitstekende corrosieweerstand nodig zijn, zoals bijvoorbeeld de ruimtevaartindustrie en biomechanische toepassingen (implantaten en prothesen).
Studies van titaniumlegeringen die in pantsers werden gebruikt, begonnen in de jaren 1950 in het Watertown Arsenal, dat later deel uitmaakte van het Leger Research Laboratory. [2] [3]
Het is de meest commercieel succesvolle titaniumlegering en is nog steeds in gebruik vandaag, nadat hij talloze industriële en commerciële toepassingen heeft gevormd. [5]
Verhoogd gebruik van titaniumlegeringen als biomaterialen treedt op vanwege hun lagere modulus, superieure biocompatibiliteit en verbeterde corrosieweerstand in vergelijking met meer conventionele roestvrij staal en op kobalt gebaseerde legeringen. [6] Deze aantrekkelijke eigenschappen waren een drijvende kracht voor de vroege introductie van (cpti) en + (ti -6 al -4 v) legeringen en voor de meer recente ontwikkeling van nieuwe Ti-legeringsamenstellingen en orthopedisch metastable B Titaniumlegeringen. De laatste bezit verbeterde biocompatibiliteit, verminderde elastische modulus en superieure stamgestuurde en inkeping van vermoeidheidsweerstand. [7] De slechte afschuifsterkte en slijtvastheid van titaniumlegeringen hebben echter hun biomedisch gebruik beperkt. Hoewel de slijtvastheid van B-Ti-legeringen enige verbetering heeft getoond in vergelijking met een#B-legeringen, zal het ultieme nut van orthopedische titaniumlegeringen omdat slijtagecomponenten een vollediger fundamenteel begrip van de betrokken slijtage-mechanismen vereisen.
Scheikunde
[bewerking]
(in gew. %) [8]
|
V |
Al |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Rest elk |
Rest totaal |
|
|
Min |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Maximaal |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Evenwicht |
.1 |
.3 |
Fysieke en mechanische eigenschappen
[bewerking]
Een mogelijke microstructuur van ti {-6 al -4 v Alloem met equiaxed alpha -korrels en discontinue bèta -fase
Ti -6 Al -4 v Titaniumlegering bestaat gewoonlijk in alfa, met HCP -kristalstructuur, (SG: P63/MMC) en beta, met BCC -kristalstructuur, (SG: IM {3}} m) fasen. Hoewel mechanische eigenschappen een functie zijn van de warmtebehandelingsconditie van de legering en kunnen variëren op basis van eigenschappen, zijn typische eigenschapsbereiken voor goed verwerkte Ti {-6 Al -4 V worden hieronder weergegeven. [9] [10 [10 ] [11] Aluminium stabiliseert de alfase, terwijl vanadium de bètacase stabiliseert. [12] [13]
|
Dikte |
Young's Modulus |
Afschuifmodulus |
Bulkmodulus |
Poissons verhouding |
Trekstrengstress |
Trekte ultieme stress |
Hardheid |
Uniforme verlenging |
|
|
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 (typisch) |
5% |
|
Maximaal |
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% |
Ti -6 Al -4 V heeft een zeer lage thermische geleidbaarheid bij kamertemperatuur van 6,7 tot 7,5 w/m · k, [14] [15] die bijdraagt aan de relatief slechte machiniteit ervan. [15]
De legering is kwetsbaar voor koude woning. [16] [17]
Warmtebehandeling van ti -6 al -4 v
[bewerking]
Ti -6 Al -4 v wordt warmte behandeld om de hoeveelheden en microstructuur van en fasen in de legering te variëren. De microstructuur zal aanzienlijk variëren, afhankelijk van de exacte warmtebehandeling en de verwerkingsmethode. Drie veel voorkomende warmtebehandelingsprocessen zijn glankeren, duplex gloeien en oplossingsbehandeling en veroudering. [18]
Toepassingen
[bewerking]
Ruimtevaartstructuren. De Boeing 787 is 15% titanium per gewicht, [19] en de Airbus A350 is 14%. [20]
Biomedische implantaten en prothesen [21]
High-performance raceauto's
Hoogwaardige fietsen
Additieve productie [22]
Apple iPhone 15 Pro (Max) Case, iPhone 16 Pro en Pro Max Cases en Apple Watch Series 10 Titanium en Ultra 2 Cases
Mariene toepassingen: ti -6 Al -4 v Grade 5 wordt uitgebreid gebruikt in mariene toepassingen vanwege de uitzonderlijke corrosieweerstand in zeewateromgevingen. [23] Ti -6 Al -4 V wordt toegepast in componenten die worden blootgesteld aan mariene atmosferen en onderwateromstandigheden, zoals scheepsbouw, offshore olie- en gasplatforms en subsaatapparatuur. [24] [25] De weerstand tegen corrosie helpt bij het verlagen van de onderhoudskosten en het verlengen van de levensduur van mariene apparatuur. [26]
Specificaties
[bewerking]
UNS: R56400
AMS -standaard: 4928 [27]
ASTM -standaard: F1472
ASTM Standard: B265 Grade 5 [28]
