GR5 Material (ti -6 al -4 V)
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TI -6 al -4 V (UNS Designation R56400), a volte chiamato TC4, Ti64, [1] o ASTM Grade 5, è una lega alfa-beta in titanio con una forza alta e una resistenza alla corrosione eccellente. È una delle leghe di titanio più comunemente utilizzate ed è applicata in una vasta gamma di applicazioni in cui sono necessarie bassa densità e eccellente resistenza alla corrosione come l'industria aerospaziale EG e le applicazioni biomeccaniche (impianti e protesi).
Gli studi sulle leghe di titanio utilizzate in armature iniziarono negli anni '50 all'Arsenal di Watertown, che in seguito divenne parte del laboratorio di ricerca dell'esercito. [2] [3]
È la lega di titanio di maggior successo commerciale ed è ancora in uso oggi, avendo modellato numerose applicazioni industriali e commerciali. [5]
Si sta verificando un maggiore uso delle leghe di titanio come biomateriali a causa del loro modulo inferiore, biocompatibilità superiore e resistenza alla corrosione migliorata rispetto agli acciai inossidabili più convenzionali e in leghe a base di cobalto. [6] Queste proprietà attraenti erano una forza trainante per la prima introduzione di (cpti) e + (ti -6 al -4} v) leghe e per lo sviluppo più recente di nuove composizioni di leghe e metastabili ortopedici B leghe di titanio. Quest'ultimo possiede una maggiore biocompatibilità, un modulo elastico ridotto e una resistenza alla fatica controllata e di tacca superiori. [7] Tuttavia, la scarsa resistenza al taglio e la resistenza all'usura delle leghe di titanio hanno comunque limitato il loro uso biomedico. Sebbene la resistenza all'usura delle leghe B-TI abbia mostrato qualche miglioramento rispetto alle leghe A#B, la massima utilità delle leghe di titanio ortopediche poiché i componenti di usura richiederà una comprensione fondamentale più completa dei meccanismi di usura coinvolti.
Chimica
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(in Wt. %) [8]
|
V |
Al |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Resto ciascuno |
Resto totale |
|
|
Min |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Max |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Bilancia |
.1 |
.3 |
Proprietà fisiche e meccaniche
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Una possibile microstruttura di Ti -6 al -4 V lega con cereali alfa equiax e fase beta discontinua
Ti -6 al -4 V La lega di titanio esiste comunemente in alfa, con struttura cristallina HCP, (SG: p63/mmc) e beta, con struttura cristallina BCC, (SG: IM -3}} m) fasi. Mentre le proprietà meccaniche sono una funzione della condizione di trattamento termico della lega e possono variare in base alle proprietà, le tipiche intervalli di proprietà per TI ben elaborati -6 al -4 v sono mostrati di seguito. [9] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] [10] ] [11] L'alluminio stabilizza la fase alfa, mentre il vanadio stabilizza la fase beta. [12] [13]
|
Densità |
Il modulo di Young |
Modulo di taglio |
Modulo sfuso |
Il rapporto di Poisson |
Stress di trazione di snervamento |
Tensile Ultimate Stress |
Durezza |
Allungamento uniforme |
|
|
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 (tipico) |
5% |
|
Max |
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 ha una conduttività termica molto bassa a temperatura ambiente da 6,7 a 7,5 W/m · K, [14] [15] che contribuisce alla sua macchinabilità relativamente scarsa. [15]
La lega è vulnerabile alla fatica dimora fredda. [16] [17]
Trattamento termico di Ti -6 al -4 V
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Ti -6 al -4 V è trattato termicamente per variare la quantità e la microstruttura e le fasi in lega. La microstruttura varierà in modo significativo a seconda dell'esatto trattamento termico e del metodo di elaborazione. Tre processi comuni di trattamento termico sono la ricottura del mulino, la ricottura duplex e il trattamento e l'invecchiamento della soluzione. [18]
Applicazioni
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Strutture aerospaziali. Il Boeing 787 è in titanio del 15% in peso, [19] e l'Airbus A350 è del 14%. [20]
Impianti biomedici e protesi [21]
Auto da corsa ad alte prestazioni
Biciclette di fascia alta
Produzione additiva [22]
Custodia per iPhone 15 Pro (Max), Case di iPhone 16 Pro e Pro Max e Apple Watch Series 10 Titanium e Ultra 2 Case
Applicazioni marine: Ti -6 al -4 V Grado 5 è ampiamente utilizzato nelle applicazioni marine a causa della sua eccezionale resistenza alla corrosione negli ambienti dell'acqua di mare. [23] Ti -6 al -4 V viene applicato nei componenti esposti ad atmosfere marine e condizioni sottomarine, come costruzione navale, piattaforme di petrolio e gas offshore e attrezzature sottomarine. [24] [25] La sua resistenza alla corrosione aiuta a ridurre i costi di manutenzione e ad estendere la durata della durata delle attrezzature marine. [26]
Specifiche
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UNS: R56400
Standard AMS: 4928 [27]
Standard ASTM: F1472
Standard ASTM: B265 Grado 5 [28]