Aliajul de titan TC4, un aliaj de titan de tip -, a fost dezvoltat cu succes de Statele Unite în 1954. Acesta cuprinde 6% element stabil și 4% element stabil V. Compoziția nominală a aliajului de titan TC4 este echivalentă cu 7.0 aluminiu, cu un echivalent de molibden de 2,9. În starea sa recoaptă, aliajul conține 10%-15% fază beta. Adăugarea de aluminiu îmbunătățește rezistența la temperatura camerei și proprietățile de rezistență termică ale aliajului prin întărirea fazei prin soluție solidă în sistemul Ti-Al-V. Pe de altă parte, V servește ca unul dintre puținele elemente de aliere care îmbunătățește atât rezistența, cât și plasticitatea în aliajele de titan. Spre deosebire de majoritatea elementelor de aliere, V are un efect benefic asupra plasticității aliajelor de titan, deoarece reduce raportul axa c/a al rețelei de stare, promovând formarea fazei și prevenind fragilizarea pe termen lung a aliajului în timpul utilizării.
Aliajul de titan TC4 se remarcă prin performanța sa generală excepțională și prin caracteristicile favorabile ale procesului. Acest aliaj prezintă rezistență moderată la temperatura camerei și rezistență ridicată la temperaturi ridicate. Demonstrează o rezistență admirabilă la fluaj și stabilitate termică, împreună cu rezistență ridicată la oboseală și rezistență la propagarea fisurilor în apa de mare. În plus, se mândrește cu o tenacitate satisfăcătoare la rupere și rezistență la coroziune la stresul termic de sare. Aliajul de titan TC4 prezintă, de asemenea, o sensibilitate redusă la hidrogen în comparație cu aliajele TC2 și TC1. În consecință, găsește adecvarea în fabricarea diferitelor componente care funcționează într-un interval larg de temperatură de la -196 la 450 de grade, în special piesele proiectate ținând cont de principiul limitei de toleranță la deteriorare.
În plus, aliajul de titan TC4 prezintă o ductilitate și o superplasticitate excelente, făcându-l potrivit pentru modelare folosind diferite metode de prelucrare prin presiune. De asemenea, se pretează bine la operațiunile de sudură și prelucrare, oferind versatilitate în tehnicile de fabricație.
Aliajul de titan TC4 este disponibil în diferite forme semifinite, inclusiv bare, forjate, foi, plăci groase, profile și fire. În plus, își găsește aplicație în piese turnate (denumite ZTC4).
TC4ELI aliaj de titan
TC4ELI este o versiune îmbunătățită a aliajului de titan TC4, care se distinge prin conținutul său modificat de aluminiu și nivelurile reduse de elemente interstițiale, cum ar fi fier (Fe), azot (N), hidrogen (H) și oxigen (O).
Aliajul de titan TC4ELI a câștigat proeminență ca material preferat pentru implanturile chirurgicale medicale datorită biocompatibilității sale excepționale, a modulului elastic scăzut, a naturii ușoare, a rezistenței la coroziune, a netoxicității, a limitei de curgere ridicată, a duratei de viață prelungite la oboseală, a plasticității considerabile la temperatura camerei și a ușurinței de utilizare. formabilitatea. În domeniul medical, foile din aliaj de titan TC4ELI sunt folosite în mod predominant pentru aplicații precum repararea craniului și fixarea oaselor, unde există cerințe stricte pentru rezistență, rezistență la oboseală și plasticitate.
Aliajul de titan, care cuprinde titan ca element de bază împreună cu alte elemente de aliere, prezintă două structuri cristaline izomorfe. Sub 882 de grade, titanul adoptă o structură de rețea hexagonală compactă, cunoscută sub numele de -titan, în timp ce se transformă într-o structură cu rețea cubică centrată pe corp numită beta-titan peste 882 de grade. Prin încorporarea cu grijă a elementelor de aliere adecvate pentru modificarea temperaturii de tranziție de fază și a compoziției componentelor, se pot obține aliaje de titan cu structuri diferite, valorificând caracteristicile distinctive ale acestor două structuri.
Pe baza aliajului TC4, aliajul de titan TC4ELI reduce prezența elementelor interstițiale cum ar fi carbonul (C), oxigenul (O) și azotul (N), precum și elementul de impurități fier (Fe), rezultând o reducere a putere. Cu toate acestea, această ajustare îmbunătățește semnificativ capacitatea și duritatea aliajului. TC4ELI prezintă o plasticitate excelentă, duritate, performanță de sudare și performanță la temperatură scăzută, făcându-l aplicabil pe scară largă în domenii cruciale, cum ar fi ingineria la temperatură joasă, tratamentele medicale, navele și avioanele.
În timp ce aliajul TC4 este potrivit pentru utilizare în medii obișnuite sau cu temperaturi ridicate, aliajul TC4ELI este proiectat special pentru medii cu temperatură ultra-joasă.
Clasele comparabile cu aliajul de titan TC4 și aliajul de titan TC4ELI includ T-6A{-4V/Grad 5 (grad american), BT 6 (grad rusesc), IMI 318 (grad britanic) și TiAI6V4 (clasa germană). nota).
În domeniul producției de echipamente medicale, titanul și aliajele de titan găsesc o utilizare extinsă în abordarea leziunilor osoase și articulare cauzate de traume și tumori. Articulațiile artificiale, plăcile osoase și șuruburile sunt fabricate în mod obișnuit din titan și aliaje de titan, care au câștigat o largă acceptare în practica clinică. Aceste materiale sunt folosite în articulațiile șoldului (inclusiv capete femurale), articulațiile genunchiului, articulațiile cotului, articulațiile metacarpofalangiene, articulațiile interfalangiene, mandibule, corpi vertebrali artificiali (orteze spinale), carcase stimulatoare cardiace, inimi artificiale (valve cardiace), implanturi dentare artificiale, titan. -ortodontie dentara cu nichel, si plasa de titan pentru cranioplastie. Rezistența specifică ridicată, biocompatibilitatea excelentă și rezistența la coroziune de către fluidele corporale fac din titan și aliajele de titan din ce în ce mai căutate materiale.
Ti 6Al-4V ELI este o variantă a aliajului Ti 6Al-4V care prezintă un spațiu structural mai îngust, permițându-i să atingă rezistența maximă. Acest grad este deosebit de potrivit pentru aplicații în apă de mare și medii cu temperatură scăzută. De obicei, Ti 6Al-4V ELI este utilizat în stare de recoacere și este o alegere excelentă pentru implanturi medicale.
Procesul de producție implică recoacere prin relaxare, în care aliajul este răcit cu aer la temperaturi cuprinse între 900 și 1200 de grade Fahrenheit pentru o durată de 1 până la 4 ore. Pentru barele rotunde și forjate, se utilizează un proces dublu de recoacere. Inițial, recoacere cu soluție este efectuată la o temperatură de 50 până la 100 de grade Fahrenheit deasupra punctului de tranziție beta. Materialul este menținut la această temperatură timp de minim 1 oră înainte de a fi răcit cu aer. Ulterior, aliajul este reîncălzit la 1300-1400 grade Fahrenheit timp de cel puțin 1 oră și apoi răcit cu aer. Recoacere de relaxare este recomandata in urma operatiilor de sudare.
