Ti-6Al-4V (Gr5, TC4)

1. Išskirtinis specifinis stiprumas:
Jo tankis yra tik 4,43 g/cm³, jo tempiamasis stipris yra didesnis nei 895 MPa arba lygus atkaitintoje būsenoje (didesnis arba lygus 1100 MPa STA sąlygomis), užtikrinamas reikšmingas lengvumo efektas ir naudojamas kaip pagrindinė medžiaga aviacijos erdvėje ir lenktynėse.
2. Puikus atsparumas korozijai:
3. Jo atsparumas korozijai gerokai viršija nerūdijančio plieno, esančio jūros vandenyje, chloriduose ir daugumoje rūgščių bei šarminių terpių, atsparumą, todėl nereikia apsaugoti nuo dangos, todėl jis tinkamas jūrinei ir cheminei aplinkai.
3. Geras biologinis suderinamumas:
Netoksiškas, nesukeliantis -alergenų ir pasižymintis puikiomis kaulinio integravimo savybėmis, tai yra viena iš labiausiai pageidaujamų medžiagų, skirtų visame pasaulyje implantuojamiems medicinos prietaisams, atitinkantiems ASTM F136 standartą.
4. Puikus veikimas esant vidutinei temperatūrai:
Jis gali stabiliai veikti ilgą laiką, esant mažesniam arba lygiam 400 laipsnių kampui, ir atlaikyti trumpalaikį-didesnį nei 500 laipsnių poveikį, išlaikant konstrukcijos ir savybių stabilumą.
5. Puikios nuovargio savybės:
Aukšta-ciklo nuovargio riba – 500–700 MPa ir didelis atsparumas nuovargio įtrūkimų plitimui – idealiai tinka dinaminės apkrovos sąlygoms.
6. Subrendusi standartinė sistema:
Atitinka daugybę tarptautinių standartų, įskaitant ASTM B348, ASTM F136 (mediciną), ISO 5832-3, AMS 4928 ir GB/T 2965, palaikomą brandžios pasaulinės tiekimo grandinės.

Ti-6Al-4V terminis apdorojimas daugiausia naudojamas stiprumo ir lankstumo atitikčiai reguliuoti, laikantis bendrų specifikacijų:
1. Atkaitinimas (siekiant optimalaus plastiškumo ir matmenų stabilumo, dažniausiai naudojama sąlyga):
Įprastas atkaitinimas:
Įkaitinkite iki 700-800 laipsnių, palaikykite 1-2 valandas, tada atvėsinkite oru. Taip gaunama lygiagreta + mikrostruktūra su geromis bendromis savybėmis.
Dvigubas atkaitinimas:
Pirmas etapas 850-950 laipsnių, vėsus oru; antrasis etapas 700-750 laipsnių, vėsus oru. Naudojamas siekiant pagerinti nuovargį ir atsparumą lūžiams.
2. Gydymas tirpalu ir senėjimas (STA, maksimaliam stiprumui pasiekti):
Gydymas tirpalu:
Įkaitinkite iki 925-955 laipsnių, palaikykite 0,5-1 valandą, tada gesinkite vandeniu arba aliejumi (kad gautumėte metastabilią fazę).
Senėjimo gydymas:
Įkaitinkite iki 480-595 laipsnių, palaikykite 4-8 valandas, tada atvėsinkite oru. Smulkios fazės nuosėdos žymiai padidina stiprumą (tempimo stipris Didesnis arba lygus 1100 MPa).
Pastaba: terminis apdorojimas turi būti atliekamas vakuume arba inertinėmis dujomis, kad būtų išvengta paviršiaus oksidacijos ir užteršimo („trapus sluoksnis“). Gesinimo greitis turi būti pakankamai greitas, kad išlaikytų fazę, tačiau plonose dalyse gali būti naudojamas oro aušinimas.

Ilgalaikė{0}}nepertraukiamo veikimo temperatūra (visų pirma atsižvelgiant į stiprumą ir atsparumą oksidacijai):
Rekomenduojama, kad jis būtų mažesnis arba lygus 400 laipsnių. Esant tokiai temperatūrai, mikrostruktūra išlieka stabili, valkšnumo greitis yra kontroliuojamas, o veikimo pablogėjimas yra priimtinas.
Trumpalaikio{0}}ekspozicijos temperatūra:
Gali siekti net 500-550 laipsnių (pvz., trumpalaikis orlaivių variklių perkaitimas), tačiau stipris ir atsparumas oksidacijai žymiai sumažės.
Maksimali projektinė slėginių{0}}konstrukcinių komponentų temperatūra:
Paprastai laikomas 350{1}}400 laipsnių kampu, o šliaužimo ir ilgalaikio stiprumo skaičiavimus reikia atlikti atsižvelgiant į konkrečius įtempių lygius.
Žemos{0}}temperatūros savybės:
Ti-6Al-4V pasižymi didesniu stiprumu ir priimtinu lankstumu žemoje temperatūroje (iki -196 laipsnių), tačiau jis nėra toks geras kaip beveik lydiniai, tokie kaip TA7. Paprastai tai nėra pirmasis gilios kriogeninės inžinerijos pasirinkimas.

A

Pasirinkimo rekomendacijos: jei jums reikia didžiausio stiprumo{0}}svorio -svorio santykio, vidutinio atsparumo temperatūrai ir gero bendro našumo, pasirinkite Ti-6Al-4V (5 klasė).
Jei pirmenybę teikiate didžiausiam atsparumui korozijai, formuojamumui ir sąnaudų kontrolei bei keliate mažesnius stiprumo reikalavimus, grynas titanas (2 klasė) yra ekonomiškesnis pasirinkimas.

Ti-6Al-4V turi geras suvirinimo savybes, tačiau būtina griežtai laikytis titano lydinio suvirinimo proceso specifikacijų:

1. Rekomenduojami suvirinimo metodai: TIG (suvirinimas volframo inertinėmis dujomis), MIG (metalų inertinėmis dujomis), plazminis suvirinimas, elektronų pluošto suvirinimas, suvirinimas lazeriu ir frikcinis suvirinimas.
2. Paruošimas suvirinimui: suvirinimo vieta turi būti griežtai išvalyta, kad pašalintumėte alyvą, apnašas ir drėgmę. Rekomenduojamas mechaninis valymas arba cheminis valymas (marinavimas).
3. Apsauginės dujos: didelio-grynumo argono dujos (99,99 %) turi būti naudojamos suvirinimui ir užpakalinei apsaugai, kad būtų išvengta oksidacijos aukštoje temperatūroje ir užteršimo vandeniliu, deguonimi ir azotu. Kritinėms reikmėms gali būti naudojamas argono dujų užpakalinis skydas.
4. Po-suvirinimo terminis apdorojimas: rekomenduojamas po-suvirinimo įtempių-atkaitinimas (maždaug 500-650 laipsnių, aušinamas oru-), kad būtų pašalinti liekamieji įtempimai ir atkurtas suvirinimo plastiškumas. Terminis apdorojimas po suvirinimo ypač svarbus storoms sekcijoms arba labai suvaržytoms konstrukcijoms.
5. Užpildas Metalas: rekomenduojama naudoti Ti-6Al-4V užpildo vielą iš tos pačios medžiagos (pvz., AWS A5.16 ERTi-5), kad būtų užtikrinta suvirinimo sudėties ir našumo atitiktis.
6. Pagrindiniai valdymo taškai: Būtina griežtai kontroliuoti šilumos patekimą (linijinę energiją), kad būtų išvengta per didelio šilumos patekimo, dėl kurio suvirinimo siūlės mikrostruktūra grublėtų ir sumažėtų plastiškumas.

Taikoma pagal alternatyvius scenarijus (Ti-6Al-4V, kaip bendrosios paskirties titano lydinys, yra pagrindinis daugelio programų pasirinkimas):
Kai reikia subalansuoti stiprumą, atsparumą korozijai, apdirbamumą ir kainą, Ti-6Al-4V yra tinkamiausias pasirinkimas, galintis pakeisti daugumą pramoninio gryno titano ir mažai legiruoto titano medžiagų.
Esant ne-itin aukštai-temperatūros sąlygoms (mažiau nei 400 laipsnių arba lygi), jis gali pakeisti artimus - lydinius, pvz., TA7, tačiau jo suvirinimo našumas ir žemos{5}}temperatūros savybės yra prastesnės nei TA7.
Esant ne-ypatingai dideliam-stiprumo reikalavimams (mažiau nei arba lygus 1200 MPa), jis gali pakeisti didesnio-stiprumo -titano lydinius (pvz., Ti-10V-2Fe-3Al) su mažesne kaina ir geresniu apdirbimu.

Scenarijai, kai keitimas netinka (reikėtų pasirinkti kitus prekės ženklus):
For long-term service at extreme high temperatures (>450 laipsnių ): reikia pasirinkti aukštos temperatūros titano lydinius (pvz., Ti-6242S, IMI 834).
Itin žemai temperatūrai (< -100°C) with very high plasticity requirements: TA7 is preferable.
Biomedicinos reikmėms, kurioms reikalingas itin mažas elastingumo modulis: galima apsvarstyti beta titano lydinius (pvz., Ti-12Mo-6Zr-2Fe, TMZF).
For ultra-high strength requirements (>1300 MPa): reikalingi beta arba metastabilūs beta titano lydiniai (pvz., Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn).

Medžiagos pasirinkimo rekomendacijos: nurodykite išsamias eksploatavimo sąlygas (temperatūros diapazoną, apkrovos tipą, vidutinę aplinką, suvirinimo reikalavimus, eksploatavimo trukmę), kad pasirinktumėte konkrečią medžiagą. Galime padėti atlikti techninę ir ekonominę lyginamąją analizę, kad padėtume jums optimaliai pasirinkti tarp Ti-6Al-4V ir kitų titano lydinių klasių.