1. Kas yra TI-6Al-4V titano lydinys?
Ti-6Al-4v yra aukštos kokybės titano lydinys turintys apytiksliai 6% aliuminis (Al), 4% Vanadis (V), ir balanso titanas (Iš), su pėdsakais deguonies kiekiu, lygintuvas, ir kiti elementai.
Klasifikuojamas kaip α+β lydinys, Tai sujungia tiek alfa, tiek beta fazių savybes, dėl to Puikus stiprumo ir svorio santykis, Aukščiausias atsparumas korozijai, ir didelis nuovargio veikimas.
Taip pat žinomas kaip Pažymys 5 Titanas, JAV R56400, arba ASTM B348, „Ti-6Al-4V“ yra plačiausiai naudojamas titano lydinys visame pasaulyje, apskaita beveik Pusė visų titano programų.
Jo tempimo stiprumas paprastai svyruoja nuo 900 į 1100 MPA, su tankiu 4.43 g/cm³, gaminti apie 45% Lengvesnis už plieną dar gali pasiekti panašų ar geresnį mechaninį našumą.

Istorinė raida
„Ti-6Al-4V“ pirmą kartą buvo sukurtas šeštajame dešimtmetyje, kad būtų galima naudoti kosmoso programas, kur mažo svorio medžiagų paklausa, Didelė jėga, o atsparumas temperatūrai buvo kritinis.
Laikui bėgant, jo naudojimas išsiplėtė ne tik aviacijos ir kosmoso srityje, bet ir medicininiams implantams, Automobilių lenktynės, ir pramoninė įranga, Dėl jo biologinio suderinamumo ir cheminio stabilumo.
2. Ti -6Al -4v cheminė sudėtis
| Elementas | Pažymys 5 (JAV R56400) | Pažymys 23 - Eli (JAV R56401) | Funkcija / Vaidmuo |
| Aliuminis (Al) | 5.50–6.75 | 5.50–6.75 | α fazės stabilizatorius; pagerina jėgą, šliaužti, ir atsparumas oksidacijai. |
| Vanadis (V) | 3.50–4,50 | 3.50–4,50 | β fazės stabilizatorius; sustiprina lankstumą, Tvirtumas, ir kietėjimas. |
| Deguonis (O) | ≤ 0.20 | ≤ 0.13 | Stiprus α stabilizatorius; padidina stiprumą, tačiau sumažina lankstumą. |
| Lygintuvas (Fe) | ≤ 0.25 | ≤ 0.25 | Mažasis β-stabilizatorius; Per didelis FE sumažina tvirtumą. |
| Azotas (N) | ≤ 0.05 | ≤ 0.03 | Intersticinis elementas; sustiprėja, bet mažina lankstumą. |
| Vandenilis (H) | ≤ 0.015 | ≤ 0.012 | Gali sudaryti hidridus, veda į įsibrovimą. |
| Anglies (C) | ≤ 0.08 | ≤ 0.08 | Prideda jėgų, bet gali sumažinti kietumą, jei aukštas. |
| Kiti elementai (kiekvienas / iš viso) | ≤ 0.10 / 0.40 | ≤ 0.10 / 0.40 | Priemaišų kontrolė. |
| Titanas (Iš) | Pusiausvyra | Pusiausvyra | Pagrindinis elementas, užtikrinantis jėgą, atsparumas korozijai, ir biologinis suderinamumas. |
3. Ti -6Al - 4V fizinės ir mechaninės savybės
Ti -6al -4v (Pažymys 5 / 23 klasės) sujungti Aukštas specifinis stiprumas, Geras lūžio kietumas, ir Puikus atsparumas nuovargiui su Vidutinis elastinis standumas ir Mažas šiluminis/elektrinis laidumas.
Savybės labai priklauso nuo Produkto forma (NUSTATYTAS, aktoriai, Am), terminis apdorojimas (atkaitintas vs. Sta vs. B - Annneal), priemaiša (Intersticinis) lygiai, ir ar dalis buvo Hiped (Įprasta aktorių/am dalims).

Fizinis (Thermo -fizinis) Savybės
| Nuosavybė | Vertė / Diapazonas | Pastabos |
| Tankis | 4.43 g · cm⁻³ | ~ 60% plieno, ~ 1,6 × Al 7075 |
| Elastinis modulis, E | 110–120 GPA | ≈ 55% iš plieno (~ 200 GPA) |
| Šlyties modulis, G | ~ 44 GPA | G = e / [2(1+n)] |
| Puasono santykis, n | 0.32–0.34 | |
| Lydymosi diapazonas | ~ 1600–1 670 ° C. | „Liquidus“/„Solidus“ šiek tiek skiriasi atsižvelgiant į chemiją |
| Šilumos laidumas | 6–7 w · m⁻¹ · k⁻¹ | ~ ¼ plienų; Šilumos koncentratai įrankio/darbo sąsajoje apdirbant |
| Specifinė šiluma (25 ° C.) | ~ 0,52 kJ · kg⁻¹ · k⁻¹ | Pakyla su temperatūra |
| Šilumos išsiplėtimo koeficientas (Cte) | 8.6–9.6 × 10⁻⁶ k⁻¹ (20–400 ° C.) | Mažesnis nei austenitinis nerūdijantis plienas |
| Elektros varža | ~ 1,7–1,8 µΩ · m | Aukštesnis už plieną & Al (Gera dėl galvaninių izoliacijos problemų) |
| Aptarnavimo temperatūra (tip.) | ≤ 400–500 ° C. | Viršuje, Stiprumas ir atsparumas oksidacijai greitai sumažėja |
Kambario temperatūros mechaninės savybės (Atstovas)
Parodytos vertės yra tipiški diapazonai; Tikslūs skaičiai priklauso nuo produkto formos, Skyriaus dydis, ir specifikacija.
| Sąlyga / Forma | UTS (MPA) | YS 0.2% (MPA) | Pailgėjimas (%) | Kietumas (HV / HRC) | Pastabos |
| NUSTATYTAS, Mill -Tealed (Pažymys 5) | 895–950 | 825–880 | 10–14 | 320–350 HV (≈ HRC 33–36) | Plačiai naudojamas pradinė linija |
| NUSTATYTAS, Sta | 930–1,050 | 860–980 | 8–12 | 330–370 HV (≈ HRC 34–38) | Aukštesnis stiprumas, Šiek tiek mažesnis lankstumas |
| Pažymys 23 (Eli), Atkaitintas | 860–930 | 795–860 | 12–16 | 300–340 HV | Žemutiniai intersticinės medžiagos → geresnis tvirtumas & Nuovargio atsparumas plyšių augimui |
| Aktoriai + Hip + Ht | 850–950 | 750–880 | 8–14 | 320–360 HV | Hip uždaro poringumą, Artėjant prie kriminalinių savybių |
| Am (LPBF/EBM) Aspektas | 900–1,050 | 850–970 | 6–10 | 330–380 HV | Dažnai anizotropinis; Rekomenduojama post -hip/ht |
| Am (Post -hip/ht) | 900–1 000 | 830–930 | 10–14 | 320–360 HV | Atkuria lankstumą, sumažina išsibarstymą |
Nuovargis & Lūžis
- Aukšto ciklo nuovargis (R = −1, 10⁷ ciklai):
-
- NUSTATYTAS / Hip'as aktoriai / Hip'd Am:~ 450–600 MPa (paviršiaus apdaila ir defektų valdymas kritinis).
- AS -FAST / Aspektas (Jokio klubo): paprastai 20–30% mažesnis Dėl poringumo ir mikrodefektų.
- Mažo ciklo nuovargis: Stipriai priklausomas nuo mikrostruktūros ir paviršiaus kondicionieriaus; Dviejų modelių ir smulkios α kolonijos paprastai pralenkia šiurkščias lamelinių struktūras RT.
- Lūžio kietumas (K_ic):
-
- Pažymys 5: ~ 55–75 mpa√m
- Pažymys 23 (Eli):~ 75–90 mpa√m (Ekspozicijos intersticijos pagerina tvirtumą).
- Įtrūkimų augimas: Lamellar (transformuotas β) struktūros gali pagerėti Nuovargio atsparumas plyšių augimui, tuo tarpu smulkūs lygiaverčiai α AIDS iniciacijos pasipriešinimas.
Šliaužti & Padidėjusi stiprumas
- Galima naudoti iki ~ 400–500 ° C Daugumai struktūrinių pareigų; Viršuje, Stiprumas ir atsparumas oksidacijai skaidosi.
- Šliaužti: TI -6Al -4V parodos reikšmingas šliaužimas virš ~ 350–400 ° C; Aukštesnės temperatūros paslaugos, Kiti ti lydiniai (Pvz., OF-6242, Nuo 1100) arba „Ni -Base Superalloys“ (Pvz., Inconel 718) yra pirmenybė.
- Mikrostruktūros efektas:Lamellar/Widmanstätten (nuo β jaukos ar lėto aušinimo) pasiūlymai Geresnis šliaužimas ir įtrūkimų atsparumas augimui nei lygiaverčiai konstrukcijos.
Interstijų įtaka & Mikrostruktūra
- Deguonis (O): +0.1 wt% o gali Pakelkite UT ~ 100 MPa Bet Sumažinkite pailgėjimą kelis taškus.
Taigi Pažymys 23 (Eli) nurodytas žemesnis O/N/H implantai ir pažeidimai ir tolerantiškos aviacijos ir kosmoso dalys. - Mikrostruktūros valdymas (per šilumą):
-
- Equiaxed / Dviejų modelių: Geras stiprybės pusiausvyra, ausmingumas, ir kietumas - įprastas kosmoso srityje.
- Lamellar: Patobulintas įtrūkimų augimas/atsparumas šliaužimui, Mažesnis lankstumas - naudojamas storose dalyse arba aukšto lygio tarnyboje.
Paviršiaus sąlyga, Liekamasis stresas & Apdaila
- Paviršiaus apdaila gali pakeisti nuovargio jėgą >25% (ASMACIND/POLILED VS. as -Fast arba AM Aukščiau).
- Nušauti peening / Lazerio šoko pevenas: Įveskite gniuždomųjų liekanų įtempius → Nuovargio gyvenimo pagerėjimas iki 2 ×.
- Cheminis frezavimas (Dažnas aktorių/am dalyse) pašalina Alfa -case ir beveik paviršiaus defektai, kurie kitaip pablogina nuovargio/lūžio veikimą.
4. Atsparumas korozijai ir biologiškai suderinamumui
Atsparumas korozijai
„Ti-6Al-4V“ yra skolingas korozijos atsparumui tvirtai prilipusiam titano dioksidui (Tio₂) pasyvus sluoksnis, suformuotas spontaniškai ore ar vandenyje. Šis sluoksnis:
- Apsaugo nuo tolesnio oksidacijos, su korozijos greičiu <0.01 mm per metus jūros vandenyje (10× geresnis nei 316L nerūdijantis plienas).
- Atsparus chlorido sukeltas duobutes (Kritinis jūrų ir jūrų paraiškoms), su pasipriešinimo ekvivalento numeriu (Mediena) iš ~ 30.
- Atlaiko daugumą rūgščių (Sieros, azotas) ir alkalis, nors jis yra jautrus hidrofluoro rūgštims (HF) ir stiprios rūgščių mažinimo.
Biologinis suderinamumas
Dėl netoksiško ir nereceptinio pobūdžio TI-6Al-4V yra pasirinkta ortopedinių implantų medžiaga, Dantų varžtai, ir chirurginiai prietaisai.
5. Ti -6Al -4V titano lydinio apdorojimas ir gamyba
Ti -6al -4v (5 klasė/laipsnis 23) garsėja dėl savo didelio stiprumo ir svorio santykio ir atsparumo korozijai, Bet šie pranašumai yra su reikšmingi apdorojimo iššūkiai
Dėl mažo šilumos laidumo, Didelis cheminis reaktyvumas, ir santykinai didelis kietumas, palyginti su aliuminiu ar plienu.
Apdirbimo iššūkiai ir strategijos
Iššūkiai:
- Mažas šilumos laidumas (~ 6–7 w · m⁻¹ · k⁻¹): Šiluma kaupiasi pjovimo sąsajoje, Pagreitinantis įrankio nusidėvėjimas.
- Didelis cheminis reaktyvumas: Polinkis į tulžies ar suvirinimą prie pjovimo įrankių.
- Elastinis modulis (~ 110 GPA): Mažesnis standumas reiškia ruošinius, reikalaujant griežtų sąrankų.
Ti -6Al -4V apdirbimo strategijos:
- Naudoti karbido įrankiai su aštriais pjovimo kraštais ir šilumai atsparioms dangoms (Tialn, Auksas).
- Kreiptis Aukšto slėgio aušinimo skystis arba kriogeninis aušinimas (Skystas azotas) Norėdami valdyti šilumą.
- Teikia pirmenybę Mažesnis pjovimo greitis (~ 30–60 m/min) su Aukštos pašarų normos Sumažinti laiką.
- Įdarbinti Greitasis apdirbimas (HSM) su trochoidiniais įrankių keliais, siekiant sumažinti įrankio apkrovą ir šilumos koncentraciją.
Kalimas, Riedėjimas, ir formavimas
- Kalimas: Ti -6Al -4V paprastai suklastota tarp 900–950 ° C. (A+B regionas).
Greitas aušinimas (Oro aušinimas) padeda gaminti bauda, „Equiaxed“ mikrostruktūros su gera jėgos pusiausvyra. - Karštas riedėjimas: Gamina plonas lėkštės arba lakštai, skirtai odos kosmoso ir medicinos prietaisų komponentams.
- Superplastinis formavimas (Spf): At ~ 900 ° C., Ti -6Al -4V gali pasiekti pailgėjimą >1000% su formuojant dujų slėgį, Idealiai tinka sudėtingoms kosmoso plokštėms.
Liejimas
- Ti -6Al -4V gali būti investicija (Pamiršto vaško procesas) bet reikalauja vakuumas ar inertiška atmosfera Dėl reaktyvumo su deguonies ir pelėsio medžiagomis.
- Ugniai atsparios formos pvz., yttria ar cirkoniai yra naudojami siekiant išvengti užteršimo.
- Hip (Karštas izostatinis presavimas) dažniausiai naudojamas po kaupimo.

Priedinė gamyba (3D spausdinimas)
- Procesai:
-
- Lazerio miltelių lovos suliejimas (LPBF) ir Elektronų pluošto lydymas (EBM) yra dominuojantys Ti -6Al -4V.
- Nukreiptas energijos nusėdimas (Ded) yra naudojamas remontui ar didelėms konstrukcijoms.
- Privalumai:
-
- Sudėtingos geometrijos, Grando struktūros, ir lengvi dizainai su iki 60% Svorio mažinimas Palyginti su įprastu apdirbimu iš ruošinių.
- Minimalios medžiagos atliekos - kritinės nuo Ti -6Al - 4V žaliavų išlaidų $25–40/kg.
- Iššūkiai:
-
- AS pastatytos dalys dažnai turi Anizotropinės mikrostruktūros ir liekamieji įtempiai, reikalavimas Klubo ir šilumos apdorojimas.
- Miltelių suliejimo paviršiaus šiurkštumas turi būti apdirbtas arba nušlifuotas.
Suvirinimas ir prisijungimas
- Reaktyvumas su oru aukštoje temperatūroje reikalauja Argono ekranavimas (arba inertinės kameros).
- Metodai:
-
- GTAW (Tig) ir Elektronų pluošto suvirinimas (EMP) yra įprastos aviacijos ir kosmoso komponentams.
- Lazerio suvirinimas: Aukštas tikslumas, Mažas šilumos įvestis.
- Trinties maišymas (FSW): Atsiranda dėl tam tikrų aviacijos ir kosmoso struktūrų.
- Atsargumo priemonės: Deguonies ar azoto užteršimas suvirinant (>200 ppm o₂) gali sukelti įkyri.
- Norint atkurti lankstumą, gali prireikti šilumos apdorojimo.
Paviršiaus procedūros ir apdaila
- Alfa-atvejo pašalinimas: Laidinami ar suklastotos paviršiai sukuria trapų deguonies turtingą sluoksnį („Alfa-atvejis“) kuris turi būti pašalintas per cheminis frezavimas ar apdirbimas.
- Paviršiaus kietėjimas: Plazmos nitridinimas arba anodizavimas padidina atsparumą dilimui.
- Poliravimas & Danga: Medicininiai implantai reikalauja Veidrodinė apdaila ir biologinė dalis (Hidroksiapatitas, Alavas) Dėl biologinio suderinamumo ir nusidėvėjimo.
Išlaidos ir medžiagų panaudojimas
- Tradicinis apdirbimas iš ruošinio turi pirkimo ir skraidymo santykis 8:1 į 20:1, prasmė 80–95% medžiagų atliekų—Tai 25–40 USD/kg už „Ti -6Al - 4V“.
- Beveik tinklo formos technika kaip Investicijų liejimas, ruošinių kalimas, ir priedų gamyba žymiai sumažinkite medžiagų atliekas ir išlaidas.
6. Šilumos apdorojimas ir mikrostruktūros kontrolė
Ti -6Al -4V yra α+β lydinys; Jos našumą lemia tai, kiek yra kiekvieno etapo, jų morfologija (Equiaxed, bimodal, Lamellar/Widmanstätten), Kolonijos dydis, ir švaros/intersticinio lygio (Pažymys 5 vs klasė 23 Eli).
Nes β -transus paprastai būna ~ 995 ° C (± 15 ° C.), Nesvarbu, ar įkaisite žemiau ar aukštesnė temperatūra nustato gautą mikrostruktūrą ir, todėl, Stiprumo ir nuostolių - garso - fatigue - creep pusiausvyra.

Pirminės šilumos gydymo šeimos
| Gydymas | Tipiškas langas | Aušinimas | Gauta mikrostruktūra | Kada naudoti / Nauda |
| Streso palengvinimas (Sr) | 540–650 ° C., 1–4 h | Oras kietas | Minimalus fazės pokytis; liekamasis streso sumažinimas | Po sunkaus apdirbimo, suvirinimas, Aš mažinu iškraipymo/nuovargio numušimą |
| Malūnas / Visa metinė | 700–785 ° C., 1–2 h | Oras kietas | Equiaxed α + Išlaikytas β (bauda) | Pradinės aviacijos ir kosmoso atsargos: Geras lankstumas, Tvirtumas, Aparatas |
| Duplex / Dviejų modelių atkaita | 930–955 ° C. (Netoli β -tranzo), Laikykite 0,5–2 val + Sub -Transus nuotaika (Pvz., 700–750 ° C.) | Oras vėsus tarp laiptelių | Pirminė lygiavertė α + transformuotas β (Lamellar) | Labai dažnas kosmoso srityje: balansai Didelė jėga, Lūžio kietumas, ir HCF |
| Sprendimo gydymas & Amžius (Sta) | Sprendimas: 925–955 ° C. (Žemiau β -transus) 1–2 h → Oro atvėsimas; Amžius: 480–595 ° C., 2–8 h → Oro vėsis | Oras kietas | Smulkesnis α transformuotame β viduje, sustiprėjo senstant | Kyla UT/YS (Pvz., iki 930–1050/860–980 MPa), Kuklus elastingumo kritimas |
| B - Annneal / β -sumažėjimas | > β-krosas (≈995–1,040 ° C.), 0.5–1 h → Kontroliuojamas vėsiai (oras / furnace / aliejus) + Sub -Transus nuotaika | Oro/krosnies kietas | Lamellar / Widmanstätten a transformuotame b | Pagerėja Lūžio kietumas, įtrūkimų augimas & šliaužti, bet mažina RT lankstumą |
| Hip (Karštas izostatinis presavimas) | 900–950 ° C., 100–200 MPA, 2–4 h (dažnai + Sr/metial) | Lėtai vėsus esant slėgiui | Tankis → >99.9%, Poros sugriuvo | Būtinas aktoriams & AM dalys, skirtos atkurti nuovargio/lūžio našumą |
(Tiksli temperatūra/sulaikymo laikas priklauso nuo specifikacijos - AMS 4928/4911/4999, ASTM B348/B381/B367/F1472/F136, Kliento piešimas, ir norimas turto rinkinys.)
Hip: tankinimas kaip „būtinas“ aktoriams & Am
- Kodėl: Net mažos poros (<0.5%) yra niokojantys nuovargio gyvybę ir kietumą lūžiant.
- Rezultatas: Paprastai klubas atkuria lankstumą ir nuovargį iki beveik laikomų lygių, žymiai sumažinti turto sklaidą.
- Seka: Post -ghip Streso palengvinimas arba atkaita gali dar labiau stabilizuoti mikrostruktūrą ir sumažinti liekamuosius įtempius.
Kylančios kryptys
- Greitas „Transus“ termiškas apdorojimas (trumpo ciklo STA) sumažinti išlaidas, tuo pačiu pasiekdamas didelę jėgą.
- Mikrostruktūra pagal dizainą Am: Lazerio parametrų valdymas + šilumos valdymas Situ stumti link lygios α/β be viso klubo (Tyrimo etapas).
- Pažangūs peening (LSP) & Paviršiaus modifikacija Norėdami padidinti nuovargio ribas aukščiau, nekeičiant birių mikrostruktūros.
- Mašinų mokymasis - valdomas HT optimizavimas Naudojant dilatometrijos duomenis, DSC, ir mechaninis bandymas, kad būtų galima greitai numatyti optimalius receptus.
7. Pagrindiniai TI-6Al-4V titano lydinio pritaikymai
Ti -6al -4v (Pažymys 5) dominuoja titano lydinio rinkoje, apskaita Maždaug 50–60% visų titano programų visame pasaulyje.
Jo Išskirtinis stiprumo ir svorio santykis (UTS ≈ 900–1,050 MPa), atsparumas korozijai, Nuovargio veikimas, ir biologinis suderinamumas Padarykite tai būtinu įvairiose aukšto našumo pramonėje.

Aviacijos ir kosmoso
- Orlaivių konstrukcijos:
-
- Fiuzeliažo rėmai, Nusileidimo pavarų komponentai, Pilono laikikliai, ir hidraulinės sistemos dalys.
- „Titanium“ svorio taupymas, palyginti su plienu (≈40% lengvesnis) įgalinti Degalų sumažėjimas 3–5% vienam orlaiviui, kritiška šiuolaikiniams komerciniams ir kariniams purkštukams.
- „Jet“ variklio komponentai:
-
- Ventiliatoriaus ašmenys, Kompresoriaus diskai, Korpusai, ir „After Burner“ komponentai.
- Ti -6Al -4V palaiko stiprumą iki 400–500 ° C., todėl tai idealiai tinka Kompresoriaus etapai kur labai svarbu didelis šiluminis ir nuovargio atsparumas.
Medicinos ir dantų
- Ortopediniai implantai:
-
- Klubo ir kelio pakaitalai, Stuburo suliejimo įtaisai, kaulų plokštelės, ir varžtai.
- Ti -6al -4v Eli (Pažymys 23) yra palanki dėl jo sustiprintas lūžio tvirtumas ir mažas intersticinis turinys, mažinant implanto gedimo riziką.
- Dantų programos:
-
- Karūnos, Dantų implantai, ir ortodontiniai laikikliai dėl biologinis suderinamumas ir osseointegracija, skatinti stiprų kaulų prisirišimą.
- Chirurginiai instrumentai:
-
- Įrankiai, tokie kaip žnyplės, pratybos, ir skalpelio tvarkai, kuriems reikia abiejų Didelis stiprumas ir atsparumas sterilizacijai.
Automobiliai ir automobilių sportas
- Aukštos kokybės komponentai:
-
- Lenktynių automobilio pakabos ginklai, vožtuvai, Jungiamieji strypai, ir išmetimo sistemos.
- Titanas sumažina svorį 40–50%, palyginti su plienu, pagreičio gerinimas, Stabdymas, ir degalų efektyvumas konkurencinguose automobilių sporte.
- Prabangos ir elektrinės transporto priemonės (EVS):
-
- Atsirandantis naudojimas EV akumuliatoriaus aptvaruose ir konstrukcinėse dalys.
Jūrų ir jūrų jūroje
- Karinio jūrų laivyno & Komerciniai laivai:
-
- Sraigto velenai, Jūros vandens vamzdynų sistemos, ir šilumokaičiai.
- Ti -6Al -4V yra atsparios Chlorido sukeltas duobių ir plyšių korozija, Nerūdijantys nerūdijantys plienai ir vario lydiniai.
- Aliejus & Dujų jūroje konstrukcijos:
-
- Naudojamas pakilusiems, povandeniniai vožtuvai, ir aukšto slėgio įranga dėl jos Atsparumas rūgščiai dujų aplinkai ir Streso korozijos įtrūkimas.
Pramoninis ir cheminis apdorojimas
- Šilumokaičiai & Reaktoriai:
-
- Ti -6Al -4V atleidžia oksiduojanti ir švelniai mažinanti aplinką, Idealiai tinka chlor-alkali augalams ir gėlinimo sistemoms.
- Energijos generavimas:
-
- Turbinų ašmenys ir kompresoriaus komponentai Branduolinės ir iškastinės elektrinės kur labai svarbu korozija ir atsparumas nuovargiui.
- 3D Pramoninių dalių spausdinimas:
-
- Plačiai naudojamas Priedinė gamyba (Am) Aviacijos ir kosmoso laikikliams, kolektoriai, ir prototipai.
Vartotojų ir sporto prekių
- Sporto įranga:
-
- Golfo klubo vadovai, Dviračių rėmai, Teniso raketės, Ir laipiojimo įrankis, Pasinaudojimas jo Lengva ir didelė jėga.
- Prabangūs laikrodžiai ir elektronika:
-
- Atvejai, Bezelai, ir struktūriniai komponentai, kur Įbrėžimų atsparumas ir estetika yra vertinami.
8. TI-6Al-4V titano lydinio pranašumai
- Didelis stiprumo ir svorio santykis
TI-6Al-4V yra maždaug 45% Lengvesnis už plieną tuo pačiu siūlant palyginamą ar didesnį tempimo stiprumą (~ 900–1100 MPa), todėl jis idealiai tinka lengvam svoriui, Aukštos kokybės komponentai. - Išskirtinis atsparumas korozijai
Stabilios ir savęs gydymo formavimas TiO₂ oksido sluoksnis apsaugo lydinį nuo korozijos jūroje, Cheminė, ir pramoninė aplinka. - Puikus nuovargis ir atsparumas lūžiams
Puikus atsparumas cikliniam apkrovai ir įtrūkimų sklidimui užtikrina Ilgalaikis patvarumas, ypač kosmoso ir automobilių programose. - Aukščiausias biologinis suderinamumas
Natūraliai inertiška ir netoksiška, Ti-6al-4v yra plačiai naudojamas medicinos implantuose ir chirurgijos priemonėse Dėl jo suderinamumo su žmogaus kūnu. - Terminis stabilumas
Palaiko mechaninį našumą Temperatūra iki 500 ° C, todėl tai tinka variklio komponentams ir daug šilumos reikalaujančių pritaikymų. - Gamybos universalumas
Galima apdoroti per kalimas, liejimas, apdirbimas, ir pažangios technikos, tokios kaip priedų gamyba (3D spausdinimas), Siūlo dizaino lankstumą.
9. TI-6Al-4V titano lydinio apribojimai ir iššūkiai
- Didelės medžiagos ir apdorojimo išlaidos
TI-6Al-4V yra žymiai brangesni nei įprasti lydiniai, tokie kaip aliuminio ar anglies plienas, dėl Didelė titano kempinės kaina (≈ 15–30 USD/kg) ir energiją reikalaujantis „Kroll“ procesas. - Sunkus apdirbamumas
Mažas šilumos laidumas (apie 6.7 W/m · k) Makinimo metu veda į lokalizuotą šildymą, sukelia Įrankio dėvėjimas, Mažas pjovimo greitis, ir didesnės gamybos išlaidos. - Ribota aptarnavimo temperatūra
Tuo tarpu stiprios temperatūroje, Mechaninės savybės pablogėja už jos ribų 500° C., apriboti jo naudojimą ypač aukštoje temperatūroje, tokioje kaip tam tikri turbinos komponentai. - Sudėtingi suvirinimo reikalavimai
Reikia suvirinimo TI-6Al-4V Inertinių dujų ekranai (Argonas) Norint išvengti užteršimo deguonimi ar azotu. Be tinkamos kontrolės, Suvirinimas gali tapti trapūs ir linkę į krekingus. - Jautrumas deguoniui ir priemaišoms
Net mažas deguonies lygis (>0.2%) gali drastiškai sumažinti lankstumą ir tvirtumas, reikalaudamas griežtos kokybės kontrolės apdorojimo ir saugojimo metu.
10. Standartai ir specifikacijos
- ASTM B348: „Ti-6Al-4V“ (barai, lakštai, Plokštės).
- ASTM B367: Leiskite TI-6Al-4V komponentus.
- AMS 4928: Aviacijos ir kosmoso laipsnio „Ti-6Al-4V“.
- ISO 5832-3: Medicininiai implantai (Eli klasė).
- MIL-T-9046: Karinės kosmoso programų specifikacijos.
11. Palyginimas su kitomis medžiagomis
TI-6Al-4V titano lydinys dažnai lyginamas su kitomis plačiai naudojamomis inžinerinėmis medžiagomis, tokiomis kaip aliuminio lydiniai (Pvz., 7075), Nerūdijantis plienas (Pvz., 316L), ir nikelio pagrindu sukurtas superlydas (Pvz., Inconel 718).
| Nuosavybė / Medžiaga | Ti-6Al-4v | Aliuminis 7075 | Nerūdijančio plieno 316L | Inconel 718 |
| Tankis (g/cm³) | 4.43 | 2.81 | 8.00 | 8.19 |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 900 - 1,000 | 570 - 640 | 480 - 620 | 1,240 - 1,380 |
| Derliaus stiprumas (MPA) | 830 - 880 | 500 - 540 | 170 - 310 | 1,070 - 1,250 |
| Pailgėjimas (%) | 10 - 15 | 11 - 14 | 40 - 50 | 10 - 20 |
| Elastiškumo modulis (GPA) | 110 | 71 | 193 | 200 |
| Lydymosi taškas (° C.) | ~ 1,660 | 477 | 1,370 | 1,355 - 1,375 |
| Atsparumas korozijai | Puiku (ypač oksiduojant & Chlorido aplinka) | Vidutinis | Labai gerai | Puiku |
| Nuovargio stiprumas (MPA) | ~ 550 | ~ 150 | ~ 240 | ~ 620 |
| Šilumos laidumas (W/m · k) | 6.7 | 130 | 16 | 11 |
| Kaina (giminaitis) | Aukštas | Žemas | Vidutinis | Labai aukštas |
| Biologinis suderinamumas | Puiku | Vargšas | Gerai | Ribotas |
| Bendros programos | Aviacijos ir kosmoso, Medicininiai implantai, Motorsports | Aviacijos ir kosmoso, automobilių | Medicininiai implantai, Cheminis apdorojimas | Aviacijos ir kosmoso, Dujų turbinos |
12. Išvada
Ti-6Al-4v Titano lydinys išlieka aukšto našumo pramonės šaka, Siūlo neprilygstamą jėgos pusiausvyrą, Svorio mažinimas, ir atsparumas korozijai.
Nors jos išlaidos ir apdorojimo iššūkiai išlieka, Priedų gamybos ir metalurgijos patobulinimai sumažina medžiagų atliekų ir gamybos sąnaudas, užtikrinti, kad jos auga aktualumas kosmoje, medicinos, ir ateities kosmoso tyrinėjimo technologijos.
DUK
Kodėl „Ti-6Al-4V“ yra brangesnis nei plienas?
Neapdorota titano kempinė ($15–30/kg) ir sudėtingas apdorojimas (vakuuminis tirpimas, Specializuotas apdirbimas) Padarykite TI-6Al-4V 5–10 × brangiau nei plienas, Nors jo svorio taupymas dažnai kompensuoja gyvenimo ciklo išlaidas.
Yra TI-6Al-4V magnetinis?
Nr. Jo alfa-beta mikrostruktūra yra nemagnetinė, kad jis būtų tinkamas kosmoso ir medicininėms reikmėms, kai magnetizmas yra problemiškas.
Ar gali būti naudojamas „Ti-6Al-4V“, norint kontaktauti su maistu?
Taip. Tai atitinka FDA standartus (21 CFR 178.3297) Dėl kontakto su maistu, su atsparumu korozijai neužtikrinant metalo išplovimo.
Kaip TI-6Al-4v palyginamas su TI-6Al-4V Eli?
Ti-6al-4v Eli (Ypač žemas intersticinis) turi mažesnį deguonį (<0.13%) ir geležis (<0.25%), Patobulinimas (12% pailgėjimas) ir biologinis suderinamumas - dėl medicininių implantų.
Kas yra maksimali temperatūra TI-6Al-4V?
Jis veikia patikimai iki 400 ° C. Virš 500 ° C., Šliaužimų normos padidėja, ribojantis naudojimas aukšto šildymo srityse (Pvz., Dujų turbinos karštos sekcijos, kur pirmenybė teikiama nikelio supervizicijoms).


