Материал GR5 (ti -6 al -4 V)
Из Википедии, бесплатная энциклопедия
Ti -6 al -4 V (обозначение UNS R56400), иногда называемое TC4, Ti64, [1] или ASTM Grade 5, является альфа-бета-титановым сплавом с высокой специфической силой и превосходной сопротивлением коррозии. Это один из наиболее часто используемых титановых сплавов и применяется в широком спектре применения, где необходима низкая плотность и превосходная коррозионная стойкость, например, аэрокосмическая промышленность и биомеханические применения (имплантаты и протезы).
Исследования титановых сплавов, используемых в доспехах, начались в 1950 -х годах в арсенале Уотертауна, который впоследствии стал частью исследовательской лаборатории армии. [2] [3]
Это наиболее коммерчески успешный титановый сплав и все еще используется сегодня, имеет сформирование многочисленных промышленных и коммерческих применений. [5]
Повышенное использование титановых сплавов в качестве биоматериалов происходит из-за их более низкого модуля, превосходной биосовместимости и повышенной коррозионной устойчивости по сравнению с более обычными нержавеющими сталями и сплавами на основе кобальта. [6] Эти привлекательные свойства были движущей силой раннего введения (CPTI) и + (ti -6 al -4 V), а также для более поздней разработки новых композиций Ti-Alloy и ортопедических метастабильных B Титановые сплавы. Последний обладает повышенной биосовместимостью, сниженным модулем упругости и превосходной устойчивостью к усталости и выемке. [7] [7] Тем не менее, плохая прочность на сдвиг и устойчивость к износу титановых сплавов, тем не менее, ограничили их биомедицинское использование. Хотя устойчивость к износу сплавов B-Ti показала некоторое улучшение по сравнению с сплавами#B, максимальная полезность ортопедических титановых сплавов в качестве компонентов износа потребует более полного фундаментального понимания задействованных механизмов износа.
Химия
[редактировать]
(в wt. %) [8]
|
V |
Ал |
Фей |
O |
C |
N |
H |
Y |
Тип |
Остаток каждый |
Остаток всего |
|
|
Мин |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Максимум |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Баланс |
.1 |
.3 |
Физические и механические свойства
[редактировать]
Одна из возможных микроструктуры ti -6 al -4 v сплав с эквиасиасированным альфа -зернами и прерывистой бета -фазой
Ti -6 al -4 V титановый сплав, обычно существующий в альфа, с кристаллической структурой HCP, (SG: p63/mmc) и бета, со структурой кристаллической структуры BCC, (sg: im -3}}} и бета, со структурой кристаллической м) фазы. В то время как механические свойства являются функцией состояния термообработки сплава и могут варьироваться в зависимости от свойств, типичные диапазоны свойств для хорошо обработанных ti -6 al {{6} v показаны ниже. [9] [10 ] [11] Алюминий стабилизирует альфа -фазу, в то время как ванадий стабилизирует бета -фазу. [12] [13]
|
Плотность |
Модуль Янга |
Модуль сдвига |
Объемный модуль |
Соотношение Пуассона |
Растяжение доходности |
Растягивающий конечный стресс |
Твердость |
Равномерное удлинение |
|
|
Мин |
4,429 г/cm3 (0. 160 фунтов/куб в) |
104 GPA (15,1 × 106 фунтов на квадратный дюйм) |
40 ГПа (5,8 × 106 фунтов на квадратный дюйм) |
96,8 ГПа (14. 0 × 106 фунтов на квадратный дюйм) |
0.31 |
880 МПа (128, 000 psi) |
900 МПа (130, 000 psi) |
36 Rockwell C (типичный) |
5% |
|
Максимум |
4,512 г/см3 (0. 163 фунт/куб в) |
113 GPA (16,4 × 106 фунтов на квадратный дюйм) |
45 ГПа (6,5 × 106 фунтов на квадратный дюйм) |
153 ГПа (22,2 × 106 фунтов на квадратный дюйм) |
0.37 |
920 МПа (133, 000 psi) |
950 МПа (138, 000 psi) |
-- |
18% |
Ti -6 al -4 v имеет очень низкую теплопроводность при комнатной температуре от 6,7 до 7,5 Вт/м · К, [14] [15], что способствует его относительно плохой машиностроительности. [15]
Сплава уязвим для усталости от холодной жилья. [16] [17]
Тепловая обработка ti -6 al -4 V
[редактировать]
Ti -6 al -4 v имеет термообработку, чтобы изменить количество и микроструктуры и фаз в сплаве. Микроструктура будет значительно варьироваться в зависимости от точной термообработки и метода обработки. Три распространенных процесса термообработки - это отжиг мельницы, дуплексное отжиг и лечение и старение раствора. [18]
Приложения
[редактировать]
Аэрокосмические сооружения. Boeing 787 составляет 15% титана по весу, [19], а Airbus A350 составляет 14%. [20]
Биомедицинские имплантаты и протезы [21]
Высокопроизводительные гоночные автомобили
Высококачественные велосипеды
Аддитивное производство [22]
Apple iPhone 15 Pro (max) Case, iPhone 16 Pro и Pro Max Case и Apple Watch Series 10 Titanium и Ultra 2 Case
Морские приложения: ti -6 al -4 v Степень 5 широко используется в морских приложениях из -за его исключительной коррозионной стойкости в средах морской воды. [23] Ti -6 al -4 V применяется в компонентах, подвергшихся воздействию морской атмосфер и подводных условий, таких как судостроение, оффшорные нефтяные и газовые платформы, а также подводное оборудование. [24] [25] Его сопротивление коррозии помогает снизить затраты на техническое обслуживание и продлить срок службы морского оборудования. [26]
Спецификации
[редактировать]
ООН: R56400
Стандарт AMS: 4928 [27]
Стандарт ASTM: F1472
Стандарт ASTM: B265 5 класс [28]
