Chỉnh sửa bản dịch
qua Transposh - translation plugin for wordpress
Ti-6AL-4V Nhà cung cấp Titan Titan Skid

Hợp kim ti-6al-4V: Của cải, Thuận lợi, Ứng dụng

Bảng nội dung Trình diễn

1. Hợp kim ti-6al-4V là gì?

Ti-6al-4V là một hiệu suất cao Hợp kim Titan chứa xấp xỉ 6% nhôm (Al), 4% Vanadi (V), và Titan cân bằng (Của), với lượng oxy theo dõi, sắt, và các yếu tố khác.

Được phân loại là một Hợp kim α+, Nó kết hợp các thuộc tính của cả hai pha alpha và beta, dẫn đến Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tuyệt vời, Kháng ăn mòn vượt trội, và hiệu suất mệt mỏi cao.

Còn được gọi là Cấp 5 Titan, US R56400, hoặc ASTM B348, Ti-6al-4V là hợp kim titan được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn cầu, Kế toán cho gần Một nửa số ứng dụng titan.

Độ bền kéo của nó thường dao động từ 900 ĐẾN 1100 MPA, với mật độ của 4.43 g/cm³, làm cho nó Về 45% nhẹ hơn thép nhưng có khả năng đạt được hiệu suất cơ học tương đương hoặc vượt trội.

Thanh hợp kim ti-6al-4V
Thanh hợp kim ti-6al-4V

Phát triển lịch sử

Ti-6al-4V được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1950 cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, Trường hợp nhu cầu vật liệu có trọng lượng thấp, sức mạnh cao, và điện trở nhiệt độ rất quan trọng.

Theo thời gian, Việc sử dụng nó được mở rộng ngoài hàng không vũ trụ để cấy ghép y tế, Đua xe ô tô, và thiết bị công nghiệp, Nhờ tính tương thích sinh học và ổn định hóa học của nó.

2. Thành phần hóa học của Ti -6AL 4V

Yếu tố Cấp 5 (US R56400) Cấp 23 - Eli (Hoa Kỳ R56401) Chức năng / Vai trò
Nhôm (Al) 5.50Mạnh6,75 5.50Mạnh6,75 Ổn định pha α; cải thiện sức mạnh, leo, và kháng oxy hóa.
Vanadi (V) 3.50Cấm4,50 3.50Cấm4,50 Ốp ổn định pha; Tăng cường độ dẻo, độ dẻo dai, và độ cứng.
Ôxy (O) ≤ 0.20 ≤ 0.13 Bộ ổn định α mạnh; Tăng sức mạnh nhưng giảm độ dẻo.
Sắt (Fe) ≤ 0.25 ≤ 0.25 Ổn định nhỏ; FE quá mức làm giảm độ dẻo dai.
Nitơ (N) ≤ 0.05 ≤ 0.03 Yếu tố kẽ; tăng cường nhưng giảm độ dẻo.
Hydro (H) ≤ 0.015 ≤ 0.012 Có thể tạo thành hydrua, dẫn đến việc ôm ấp.
Carbon (C) ≤ 0.08 ≤ 0.08 Thêm sức mạnh nhưng có thể giảm độ dẻo dai nếu cao.
Các yếu tố khác (mỗi / tổng cộng) ≤ 0.10 / 0.40 ≤ 0.10 / 0.40 Kiểm soát tạp chất.
Titan (Của) Sự cân bằng Sự cân bằng Yếu tố cơ sở cung cấp sức mạnh, kháng ăn mòn, và khả năng tương thích sinh học.

3. Tính chất vật lý và cơ học của Ti -6AL 4V

Ti -6al -4V (Cấp 5 / Lớp 23 - Eli) Kết hợp Sức mạnh cụ thể cao, Khả năng gãy xương tốt, Và Kháng mệt mỏi tuyệt vời với Độ cứng đàn hồi vừa phảiĐộ dẫn nhiệt/điện thấp.

Tính chất phụ thuộc mạnh mẽ vào Mẫu sản phẩm (rèn, dàn diễn viên, LÀ), Điều trị nhiệt (Ăn ủ vs. Sta vs. B - Annneal), tạp chất (xen kẽ) cấp độ, và liệu phần đó đã được Hiped (chung cho các bộ phận diễn viên/am).

Ti-6al-4V titan CNC biến các bộ phận
Ti-6al-4V titan CNC biến các bộ phận

Thuộc vật chất (Thermo - vật lý) Của cải

Tài sản Giá trị / Phạm vi Ghi chú
Tỉ trọng 4.43 g · cm⁻³ ~ 60% thép, ~ 1.6 × al 7075
Mô đun đàn hồi, E 110GP120 GPA ≈ 55% của thép (~ 200 GPa)
Mô đun cắt, G ~ 44 GPA G = e / [2(1+N)]
Tỷ lệ Poisson, N 0.32Cấm0.34
Phạm vi nóng chảy ~ 1.600 bóng1,670 ° C. Liquidus/Solidus thay đổi một chút với hóa học
Độ dẫn nhiệt 6Mạnh7 W · M⁻⁻ · K⁻ ~ ¼ thép; Tập trung nhiệt ở giao diện công cụ/công việc trong quá trình gia công
Nhiệt cụ thể (25 ° C.) ~ 0,52 kJ · kg⁻ · k⁻ Tăng theo nhiệt độ
Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) 8.6Cấm9.6 × 10⁻⁶ K⁻ (20400400 ° C.) Thấp hơn Thép không gỉ Austenitic
Điện trở suất ~ 1.7 Từ1.8 Pha · m Cao hơn thép & Al (Tốt cho mối quan tâm cách ly điện)
Nhiệt độ dịch vụ (TYP.) ≤ 400 bóng500 ° C. Trên đây, sức mạnh và điện trở oxy hóa giảm nhanh chóng

Phòng - Thuộc tính cơ học (Tiêu biểu)

Các giá trị được hiển thị là phạm vi điển hình; Số chính xác phụ thuộc vào hình thức sản phẩm, Kích thước phần, và đặc điểm kỹ thuật.

Tình trạng / Hình thức Uts (MPA) Ys 0.2% (MPA) Kéo dài (%) Độ cứng (HV / HRC) Ghi chú
Rèn, Mill - được tổ chức (Cấp 5) 895Mạnh950 825Tiết880 10Mạnh14 320Mùi350 HV (HRC 33 3336) Được sử dụng rộng rãi đường cơ sở
Rèn, STA 930Mạnh1,050 860Mạnh980 8Mạnh12 330Mùi370 HV (HRC 34 3438) Sức mạnh cao hơn, Độ dẻo hơi thấp hơn một chút
Cấp 23 (Eli), Ăn 860Mạnh930 795Tiết860 12Mạnh16 300Mùi340 HV Các kẽ thấp hơn → độ bền tốt hơn & Khả năng chống tăng tăng trưởng vết nứt mệt mỏi
Dàn diễn viên + HÔNG + Ht 850Mạnh950 750Tiết880 8Mạnh14 320Mùi360 HV Hip đóng độ xốp, Tiếp cận các thuộc tính giống như rèn
LÀ (LPBF/EBM) Như archirt 900Mạnh1,050 850Mạnh970 6Tiết10 330Mùi380 HV Thường là dị hướng; POST - HT/HT đề xuất
LÀ (Post - HT/HT) 900Cấm1.000 830Mạnh930 10Mạnh14 320Mùi360 HV Phục hồi độ dẻo, Giảm phân tán

Mệt mỏi & Gãy xương

  • Mệt mỏi ở chu kỳ cao (R = 1, 10Chu kỳ):
    • Rèn / Diễn viên hip / Hipdd AM:~ 450 Mạnh600 MPa (bề mặt hoàn thiện và kiểm soát khiếm khuyết quan trọng).
    • Như cascast / Như at abilt (Không có hông): tiêu biểu 20Hàng 30% thấp hơn Do độ xốp và vi hạt.
  • Mệt mỏi chu kỳ thấp: Cấu trúc vi mô mạnh mẽ và phụ thuộc vào bề mặt; Các khuẩn lạc α chính thức và mịn thường vượt trội so với các cấu trúc lamellar thô tại RT.
  • Khả năng gãy xương (K_ic):
    • Cấp 5: ~ 55 bóng75 MPa√m
    • Cấp 23 (Eli):~ 75 bóng90 MPa√m (Các kẽ thêm thấp hơn là cải thiện độ bền).
  • Vết nứt tăng trưởng: Lamellar (biến đổi) Cấu trúc có thể cải thiện Khả năng chống tăng tăng trưởng vết nứt mệt mỏi, trong khi các AIDS α được cân bằng tốt Kháng bắt đầu.

Leo & Tăng cường sức mạnh nhiệt độ

  • Có thể sử dụng tối đa ~ 400 nhiệt500 ° C Đối với hầu hết các nhiệm vụ cấu trúc; Trên đây, sức mạnh và khả năng chống oxy hóa xuống cấp.
  • Leo: TI -6AL -4V cho thấy leo đáng kể trên ~ 350 nhiệt400 ° C; Đối với dịch vụ nhiệt độ cao hơn, Hợp kim TI khác (VÍ DỤ., Của 6242, Của-1100) hoặc Ni - cơ sở siêu hợp (VÍ DỤ., Bất tiện 718) được ưa thích.
  • Hiệu ứng cấu trúc vi mô:Lamellar/Widmanstätten (từ β làm mát hoặc làm mát chậm) Ưu đãi Tăng tốc độ tăng trưởng tốt hơn và vết nứt hơn các cấu trúc cân bằng.

Ảnh hưởng của các kẽ & Cấu trúc vi mô

  • Ôxy (O): +0.1 wt% o có thể Nâng cao UTS bằng ~ 100 MPa Nhưng Cắt kéo dài một số điểm.
    Kể từ đây Cấp 23 (Eli) với O/N/H thấp hơn được chỉ định cho Cấy ghép và thiệt hại - các bộ phận hàng không vũ trụ có khả năng.
  • Kiểm soát cấu trúc vi mô (thông qua xử lý nhiệt):
    • Equiaxed / Bi -modal: Cân bằng sức mạnh tốt, độ dẻo, và sự dẻo dai - phổ biến trong không gian vũ trụ.
    • Lamellar: Cải thiện tăng trưởng crack/khả năng chống creep, độ dẻo thấp hơn được sử dụng trong các phần dày hoặc dịch vụ cao T.

Điều kiện bề mặt, Ứng suất dư & Hoàn thiện

  • Bề mặt hoàn thiện có thể thay đổi sức mạnh mệt mỏi bằng cách >25% (như - điều chỉnh/đánh bóng so với. như - thông qua hoặc tôi được xây dựng).
  • Bắn peening / Laser Shock Pening: Giới thiệu ứng suất dư nén → Cải thiện cuộc sống mệt mỏi lên đến 2 ×.
  • Phay hóa học (phổ biến trong các bộ phận diễn viên/am) loại bỏ Alpha - Case và những khiếm khuyết gần như bề mặt mà nếu không làm giảm hiệu suất mệt mỏi/gãy xương.

4. Khả năng chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học

Kháng ăn mòn

Ti-6al-4V nợ khả năng chống ăn mòn của nó đối với một titan dioxide tuân thủ chặt chẽ (Tio₂) Lớp thụ động, hình thành một cách tự nhiên trong không khí hoặc nước. Lớp này:

  • Ngăn chặn quá trình oxy hóa hơn nữa, với tốc độ ăn mòn <0.01 mm/năm trong nước biển (10× tốt hơn thép không gỉ 316L).
  • Chống lại rỗ do clorua (Quan trọng cho các ứng dụng biển và ngoài khơi), với số lượng điện trở rỗ số tương đương (Gỗ) của ~ 30.
  • Chịu được hầu hết các axit (lưu huỳnh, nitric) và kiềm, mặc dù nó dễ bị axit hydrofluoric (Hf) và giảm axit mạnh.

Khả năng tương thích sinh học

Bản chất không độc hại và không phản ứng của nó làm cho TI-6AL-4V trở thành vật liệu được lựa chọn cho cấy ghép chỉnh hình, ốc vít nha khoa, và các thiết bị phẫu thuật.

5. Xử lý và chế tạo hợp kim titan TI - 6AL 4V

Ti -6al -4V (Lớp 5/Lớp 23) nổi tiếng với tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao và khả năng chống ăn mòn, Nhưng những lợi thế này đi kèm với những thách thức xử lý đáng kể

Do độ dẫn nhiệt thấp của nó, phản ứng hóa học cao, và độ cứng tương đối cao so với nhôm hoặc thép.

Những thách thức và chiến lược gia công

Thách thức:

  • Độ dẫn nhiệt thấp (~ 6 trận7 W · m⁻ · k⁻): Nhiệt tích tụ tại giao diện cắt, Tăng tốc công cụ hao mòn.
  • Phản ứng hóa học cao: Xu hướng Gall hoặc Weld để cắt các công cụ.
  • Mô đun đàn hồi (~ 110 GPA): Độ cứng thấp hơn có nghĩa là phôi có thể làm chệch hướng, Yêu cầu thiết lập cứng nhắc.

Chiến lược gia công Ti -6AL 4V:

  • Sử dụng Công cụ cacbua với các cạnh cắt sắc nét và lớp phủ chống nhiệt (Tialn, Vàng).
  • Áp dụng Chất làm mát áp suất cao hoặc làm mát lạnh (Nitơ lỏng) để quản lý nhiệt.
  • Thích hơn tốc độ cắt thấp hơn (~ 30 trận60 m/phút) với Tỷ lệ thức ăn cao để giảm thời gian sống.
  • Thuê Gia công tốc độ cao (HSM) với các đường chạy dao trochoidal để giảm thiểu tải công cụ và nồng độ nhiệt.

Rèn, Lăn, và hình thành

  • Rèn: Ti ‑ 6AL 4V thường được rèn giũa giữa 900Mùi950 ° C. (Vùng A+B).
    Làm mát nhanh chóng (làm mát không khí) Giúp sản xuất khỏe, Cấu trúc vi mô với sự cân bằng sức mạnh tốt.
  • Nóng lăn: Sản xuất các tấm mỏng hoặc tấm cho da hàng không vũ trụ và các thành phần thiết bị y tế.
  • Hình thành siêu dẻo (SPF): Tại ~ 900 ° C., TI - 6AL 4V có thể đạt được độ giãn dài >1000% với hình thành áp suất khí, Lý tưởng cho các tấm không gian vũ trụ phức tạp.

Đúc

  • TI - 6AL - 4V có thể Diễn viên đầu tư (Quá trình mất tường) Nhưng yêu cầu khí quyển chân không hoặc trơ Do khả năng phản ứng với vật liệu oxy và nấm mốc.
  • Khuôn vật liệu chịu lửa chẳng hạn như yttria hoặc zirconia được sử dụng để tránh ô nhiễm.
  • HÔNG (Nóng isostatic nhấn) thường được áp dụng sau khi đúc để loại bỏ độ xốp và cải thiện tính chất cơ học ở mức gần.
Tùy chỉnh các bộ phận đúc ti-6al-4V
Tùy chỉnh các bộ phận đúc ti-6al-4V

Sản xuất phụ gia (3D In ấn)

  • Quá trình:
    • Fusion giường bột laser (LPBF)Tia điện tử tan chảy (EBM) chiếm ưu thế đối với Ti -6AL 4V.
    • Sự lắng đọng năng lượng định hướng (DED) được sử dụng để sửa chữa hoặc cấu trúc lớn.
  • Thuận lợi:
    • Hình học phức tạp, Cấu trúc mạng, và các thiết kế nhẹ với lên đến 60% giảm cân so với gia công thông thường từ phôi.
    • Chất thải vật liệu tối thiểu - phê bình kể từ chi phí nguyên liệu thô của Ti 6AL - 4V $25Tiết40/kg.
  • Thách thức:
    • Các bộ phận được xây dựng thường có Các cấu trúc dị hướng và ứng suất dư, yêu cầu Điều trị bằng hông và nhiệt.
    • Độ nhám bề mặt từ phản ứng tổng hợp bột phải được gia công hoặc đánh bóng.

Hàn và tham gia

  • Khả năng phản ứng với không khí ở nhiệt độ cao cần thiết Argon che chắn (hoặc buồng trơ).
  • Phương pháp:
    • GTAW (TIG)Hàn chùm tia điện tử (Emb) là phổ biến cho các thành phần hàng không vũ trụ.
    • Hàn laser: Độ chính xác cao, Đầu vào nhiệt thấp.
    • Ma sát khuấy hàn (FSW): Mới nổi cho một số cấu trúc hàng không vũ trụ nhất định.
  • Các biện pháp phòng ngừa: Ô nhiễm oxy hoặc nitơ trong quá trình hàn (>200 ppm o₂) có thể gây ra ôm lấy.
  • Các phương pháp điều trị nhiệt sau chiến có thể được yêu cầu để khôi phục độ dẻo.

Phương pháp điều trị bề mặt và hoàn thiện

  • Loại bỏ trường hợp alpha: Bề mặt đúc hoặc rèn phát triển lớp giàu oxy giòn ("Alpha Case") mà phải được xóa thông qua Phay hóa chất hoặc gia công.
  • Bề mặt cứng: Nitriding plasma hoặc anodizing giúp tăng cường khả năng chống mài mòn.
  • đánh bóng & Lớp phủ: Cấy ghép y tế yêu cầu Hoàn thiện gương và áo khoác sinh học (hydroxyapatite, Thiếc) để tương thích sinh học và mặc.

Chi phí và sử dụng vật liệu

  • Gia công truyền thống từ Billet có tỷ lệ mua để bay của 8:1 ĐẾN 20:1, nghĩa 80Chất thải vật liệu của 95%".
  • Kỹ thuật hình dạng gần giống Đúc đầu tư, giả mạo hình thức trước, và sản xuất phụ gia giảm đáng kể chất thải vật liệu và chi phí.

6. Điều trị nhiệt và kiểm soát cấu trúc vi mô

TI - 6AL 4V là hợp kim α+β; Hiệu suất của nó bị chi phối bởi bao nhiêu của mỗi giai đoạn có mặt, Hình thái của họ (Equiaxed, lưỡng kim, Lamellar/Widmanstätten), Kích thước thuộc địa, và mức độ sạch/giữa các cấp độ (Cấp 5 vs lớp 23 Eli).

Bởi vì β - Transus thường ~ 995 ° C (± 15 ° C.), Cho dù bạn nóng dưới hoặc trên nhiệt độ này xác định cấu trúc vi mô kết quả và, Vì vậy, Sự cân bằng độ bền của sức mạnh, sự cân bằng của bộ phận điều trị.

CNC gia công các thành phần titan ti-6al-4V
CNC gia công các thành phần titan ti-6al-4V

Các gia đình điều trị nhiệt chính

Sự đối đãi Cửa sổ điển hình Làm mát Kết quả cấu trúc vi mô Khi nào nên sử dụng / Những lợi ích
Cứu trợ căng thẳng (Sr) 540Mạnh650 ° C., 1–4 h Không khí mát mẻ Thay đổi pha tối thiểu; giảm căng thẳng dư Sau khi gia công nặng nề, Hàn, Tôi để giảm sự biến dạng/gõ mệt mỏi
Nhà máy / Ăn đầy đủ 700Mạnh785 ° C., 1–2 h Không khí mát mẻ Equiaxed α + giữ lại (khỏe) Cổ phiếu hàng không vũ trụ cơ bản: độ dẻo tốt, độ dẻo dai, khả năng gia công
Song công / Bi - Modal eral 930Mùi955 ° C. (Gần β - Transus), giữ 0,5 trận2 h + phụ Nhiệt độ (VÍ DỤ., 700Mạnh750 ° C.) Không khí mát giữa các bước Equiaxed chính α + biến đổi (lamellar) Rất phổ biến trong hàng không vũ trụ: số dư sức mạnh cao, Khả năng gãy xương, và HCF
Xử lý giải pháp & Tuổi (STA) Giải pháp: 925Mùi955 ° C. (Dưới đây β - Transus) 1–2 h → không khí mát; Tuổi: 480Mùi595 ° C., 2–8 H → Không khí mát Không khí mát mẻ Tốt hơn α trong biến đổi β, được củng cố bởi sự lão hóa Tăng UTS/YS (VÍ DỤ., đến 930 bóng1050/860 Mạnh980 MPa), Độ dẻo khiêm tốn thả
B - Annneal / Giải pháp > β-cross (≈995 Từ1,040 ° C.), 0.5–1 h → có kiểm soát mát mẻ (không khí / lò nung / dầu) + phụ Nhiệt độ Không khí/lò nung mát Lamellar / Widmanstätten A trong Biến đổi B Cải thiện Khả năng gãy xương, vết nứt tăng trưởng & leo, Nhưng làm giảm độ dẻo RT
HÔNG (Nóng isostatic nhấn) 900Mùi950 ° C., 100MP200 MPa, 2–4 h (thường + SR/Ăn) Làm mát chậm dưới áp lực Mật độ → >99.9%, lỗ chân lông sụp đổ Cần thiết cho diễn viên & Các bộ phận để khôi phục hiệu suất mệt mỏi/gãy xương

(Nhiệt độ chính xác/thời gian giữ phụ thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của tôi 4928/4911/4999, ASTM B348/B381/B367/F1472/F136, Vẽ khách hàng, và bộ thuộc tính mong muốn.)

HÔNG: tăng mật độ như một người phải - đã làm cho diễn viên & LÀ

  • Tại sao: Ngay cả lỗ chân lông nhỏ (<0.5%) đang tàn phá cuộc sống mệt mỏi và sự dẻo dai gãy xương.
  • Kết quả: Hông thường Phục hồi độ dẻo và mệt mỏi đến các cấp độ gần, giảm đáng kể sự phân tán tài sản.
  • Theo sau: POST - Cứu trợ căng thẳng hoặc ủ có thể ổn định thêm cấu trúc vi mô và giảm ứng suất dư.

Các hướng mới nổi

  • Phương pháp điều trị nhiệt nhanh chóng (STAS STAS) Cắt giảm chi phí trong khi đạt đến sức mạnh cao.
  • Cấu trúc vi mô theo thiết kế trong sáng: Điều khiển tham số laser + trong quản lý nhiệt của SITU Để đẩy về phía α/β mà không có hông đầy đủ (giai đoạn nghiên cứu).
  • Nâng cao (LSP) & Sửa đổi bề mặt Để đẩy mỏi giới hạn cao hơn mà không thay đổi cấu trúc vi mô số lượng lớn.
  • Máy học Tối ưu hóa HT học tập HT Hướng dẫn Sử dụng dữ liệu từ phép đo độ giãn nở, DSC, và thử nghiệm cơ học để dự đoán các công thức nấu ăn tối ưu nhanh chóng.

7. Các ứng dụng chính của hợp kim ti-6al-4V

Ti -6al -4V (Cấp 5) Thống trị thị trường Hợp kim Titan, kế toán cho Khoảng 50 trận60% của tất cả các ứng dụng titan trên toàn thế giới.

Của nó Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng đặc biệt (UTS ≈ 900 MP1,050 MPa), kháng ăn mòn, Hiệu suất mệt mỏi, và khả năng tương thích sinh học làm cho nó không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp hiệu suất cao.

Cast Titan Alloy TI-6AL-4V
Cast Titan Alloy TI-6AL-4V

Hàng không vũ trụ

  • Cấu trúc máy bay:
    • Khung thân máy bay, Các thành phần thiết bị hạ cánh, Giá đỡ tháp, và các bộ phận hệ thống thủy lực.
    • Tiết kiệm trọng lượng Titanium từ thép (≈40% nhẹ hơn) cho phép Giảm nhiên liệu 3 trận5% mỗi máy bay, quan trọng cho máy bay phản lực thương mại và quân sự hiện đại.
  • Thành phần động cơ phản lực:
    • Lưỡi quạt, Đĩa máy nén, vỏ, và các thành phần AfterBurner.
    • Ti -6AL - 4V duy trì sức mạnh lên tới 400Mùi500 ° C., Làm cho nó lý tưởng cho giai đoạn máy nén Trường hợp điện trở nhiệt và mệt mỏi cao là rất quan trọng.

Y tế và nha khoa

  • Cấy ghép chỉnh hình:
    • Thay thế hông và đầu gối, Thiết bị tổng hợp cột sống, Tấm xương, và ốc vít.
    • Ti -6AL -4V ELI (Cấp 23) được ưa chuộng do nó Tăng cường độ bền gãy và nội dung kẽ thấp, giảm nguy cơ thất bại cấy ghép.
  • Ứng dụng nha khoa:
    • Vương miện, Cấy ghép nha khoa, và dấu ngoặc chỉnh nha do Khả năng tương thích sinh học và osseointegration, thúc đẩy gắn xương mạnh.
  • Dụng cụ phẫu thuật:
    • Các công cụ như kẹp, Cuộc tập trận, và tay cầm dao Scalpel yêu cầu cả hai sức mạnh cao và khả năng chống triệt để.

Ô tô và thể thao

  • Các thành phần hiệu suất cao:
    • Đua xe treo, Van, kết nối thanh, và hệ thống ống xả.
    • Titan giảm cân bằng 4050% so với thép, cải thiện khả năng tăng tốc, phanh, và hiệu quả nhiên liệu trong môn thể thao đua xe cạnh tranh.
  • Xe sang trọng và điện (EVS):
    • Việc sử dụng mới nổi trong các thùng pin EV và các bộ phận cấu trúc trong đó độ nhẹ và khả năng chống ăn mòn mở rộng phạm vi và độ tin cậy.

Hàng hải và ngoài khơi

  • Hải quân & Tàu thương mại:
    • Trục chân vịt, Hệ thống đường ống nước biển, và trao đổi nhiệt.
    • Ti -6AL 4V có khả năng chống lại Clorua do rỗ và ăn mòn crevice, vượt trội so với thép không gỉ và hợp kim đồng.
  • Dầu & Cấu trúc khí ngoài khơi:
    • Được sử dụng trong riser, Van ngầm, và thiết bị áp suất cao do nó khả năng chống lại môi trường khí chuaĂn mòn căng thẳng.

Xử lý công nghiệp và hóa học

  • Trao đổi nhiệt & Lò phản ứng:
    • TI - 6AL 4V chịu được oxy hóa và giảm môi trường nhẹ, Lý tưởng cho các nhà máy và hệ thống khử muối clor-kiềm.
  • Sản xuất điện:
    • Lưỡi dao và các thành phần máy nén trong Các nhà máy điện hạt nhân và hóa thạch Trường hợp chống ăn mòn và kháng mỏi là rất quan trọng.
  • 3D in các bộ phận công nghiệp:
    • Được sử dụng rộng rãi trong Sản xuất phụ gia (LÀ) Đối với giá đỡ hàng không vũ trụ, đa dạng, và nguyên mẫu.

Người tiêu dùng và hàng thể thao

  • Thiết bị thể thao:
    • Đầu câu lạc bộ golf, Khung xe đạp, Racquets quần vợt, và thiết bị leo núi, Tận dụng nó Nhẹ và cường độ cao.
  • Đồng hồ và thiết bị điện tử sang trọng:
    • Trường hợp, bezels, và các thành phần cấu trúc trong đó Kháng cào và thẩm mỹ có giá trị.

8. Ưu điểm của hợp kim ti-6al-4V

  • Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao
    TI-6AL-4V là xấp xỉ 45% nhẹ hơn thép trong khi cung cấp độ bền kéo tương đương hoặc cao hơn (~ 900 Mạnh1100 MPa), Làm cho nó lý tưởng cho trọng lượng nhẹ, linh kiện hiệu suất cao.
  • Kháng ăn mòn đặc biệt
    Sự hình thành của một ổn định và tự phục hồi Lớp oxit tio₂ bảo vệ hợp kim khỏi ăn mòn ở biển, hóa chất, và môi trường công nghiệp.
  • Sự mệt mỏi và khả năng chống gãy xương nổi bật
    Khả năng chống tải theo chu kỳ và lan truyền vết nứt theo chu kỳ đảm bảo Độ bền lâu dài, đặc biệt là trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và ô tô.
  • Khả năng tương thích sinh học vượt trội
    Tự nhiên trơ và không độc hại, Ti-6al-4V là được sử dụng rộng rãi trong cấy ghép y tế và các công cụ phẫu thuật Do khả năng tương thích của nó với cơ thể con người.
  • Ổn định nhiệt
    Duy trì hiệu suất cơ học tại Nhiệt độ lên đến 500 ° C, Làm cho nó phù hợp cho các thành phần động cơ và các ứng dụng sử dụng nhiều nhiệt.
  • Tính linh hoạt trong sản xuất
    Có thể được xử lý thông qua rèn, đúc, gia công, và các kỹ thuật nâng cao như sản xuất phụ gia (3D in), Cung cấp thiết kế linh hoạt.

9. Hạn chế và thách thức của hợp kim ti-6al-4V

  • Chi phí nguyên liệu và xử lý cao
    Ti-6AL-4V đắt hơn đáng kể so với các hợp kim thông thường như nhôm hoặc thép carbon do Chi phí cao của miếng bọt biển titan (≈ $ 153030/kg) và quy trình Kroll tốn nhiều năng lượng.
  • Khả năng gia công khó khăn
    Độ dẫn nhiệt thấp (Về 6.7 W/m · k) dẫn đến sưởi ấm cục bộ trong quá trình gia công, gây ra Công cụ mặc, tốc độ cắt thấp, và chi phí sản xuất cao hơn.
  • Nhiệt độ dịch vụ hạn chế
    Trong khi mạnh ở nhiệt độ vừa phải, Thuộc tính cơ học xuống cấp Beyond 500° C., Hạn chế sử dụng nó trong các môi trường nhiệt độ cực cao như các thành phần tuabin nhất định.
  • Yêu cầu hàn phức tạp
    Hàn Ti-6AL-4V yêu cầu Hàng rào trơ (Argon) để ngăn ngừa ô nhiễm bởi oxy hoặc nitơ. Không có sự kiểm soát thích hợp, mối hàn có thể trở nên giòn và dễ bị nứt.
  • Độ nhạy với oxy và tạp chất
    Ngay cả mức oxy nhỏ (>0.2%) Có thể làm giảm đáng kể độ dẻo và sự dẻo dai, Yêu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt trong quá trình xử lý và lưu trữ.

10. Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật

  • ASTM B348: Ti-6al-4V rèn (thanh, Tấm, tấm).
  • ASTM B367: Đúc các thành phần TI-6AL-4V.
  • Ams 4928: Hàng không vũ trụ-Ti-6AL-4V.
  • ISO 5832-3: Cấy ghép y tế (Lớp eli).
  • MIL-T-9046: Thông số kỹ thuật quân sự cho các ứng dụng hàng không vũ trụ.

11. So sánh với các vật liệu khác

Hợp kim ti-6al-4V thường được so sánh với các vật liệu kỹ thuật được sử dụng rộng rãi khác như hợp kim nhôm (VÍ DỤ., 7075), thép không gỉ (VÍ DỤ., 316L), và các superalloy dựa trên niken (VÍ DỤ., Bất tiện 718).

Tài sản / Vật liệu Ti-6al-4V Nhôm 7075 Thép không gỉ 316L Bất tiện 718
Tỉ trọng (g/cm³) 4.43 2.81 8.00 8.19
Độ bền kéo (MPA) 900 - 1,000 570 - 640 480 - 620 1,240 - 1,380
Sức mạnh năng suất (MPA) 830 - 880 500 - 540 170 - 310 1,070 - 1,250
Kéo dài (%) 10 - 15 11 - 14 40 - 50 10 - 20
Mô đun đàn hồi (GPA) 110 71 193 200
Điểm nóng chảy (° C.) ~ 1.660 477 1,370 1,355 - 1,375
Kháng ăn mòn Xuất sắc (đặc biệt là trong oxy hóa & môi trường clorua) Vừa phải Rất tốt Xuất sắc
Sức mạnh mệt mỏi (MPA) ~ 550 ~ 150 ~ 240 ~ 620
Độ dẫn nhiệt (W/m · k) 6.7 130 16 11
Trị giá (liên quan đến) Cao Thấp Vừa phải Rất cao
Khả năng tương thích sinh học Xuất sắc Nghèo Tốt Giới hạn
Các ứng dụng phổ biến Hàng không vũ trụ, Cấy ghép y tế, thể thao Hàng không vũ trụ, Ô tô Cấy ghép y tế, Xử lý hóa học Hàng không vũ trụ, Tua bin khí

12. Phần kết luận

Ti-6al-4V Hợp kim Titan vẫn là xương sống của các ngành công nghiệp hiệu suất cao, Cung cấp một sự cân bằng sức mạnh vô song, giảm cân, và kháng ăn mòn.

Trong khi các thách thức về chi phí và xử lý của nó vẫn tồn tại, Những tiến bộ trong sản xuất phụ gia và luyện kim bột đang giảm chất thải vật liệu và chi phí sản xuất, đảm bảo sự liên quan ngày càng tăng của nó trong không gian vũ trụ, thuộc về y học, và các công nghệ thăm dò không gian trong tương lai.

 

Câu hỏi thường gặp

Tại sao TI-6AL-4V đắt hơn thép?

Miếng bọt biển Titan ($15Hàng 30/kg) và xử lý phức tạp (Chân không tan chảy, gia công chuyên dụng) làm cho Ti-6AL-4V 5 Lôi10 × chi phí hơn thép, Mặc dù tiết kiệm trọng lượng của nó thường bù đắp chi phí vòng đời.

Là từ tính TI-6AL-4V?

KHÔNG. Cấu trúc vi mô alpha-beta của nó không từ tính, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và y tế trong đó từ tính có vấn đề.

Ti-6al-4V có thể được sử dụng để tiếp xúc với thực phẩm không?

Đúng. Nó đáp ứng các tiêu chuẩn của FDA (21 CFR 178.3297) cho tiếp xúc với thực phẩm, với khả năng chống ăn mòn đảm bảo không có kim loại.

Làm thế nào để TI-6AL-4V so sánh với ELI TI-6AL-4V?

Ti-6AL-4V ELI (Thêm kẽ thấp) có oxy thấp hơn (<0.13%) và sắt (<0.25%), Tăng cường độ dẻo (12% kéo dài) và khả năng tương thích sinh học được cung cấp cho cấy ghép y tế.

Nhiệt độ tối đa Ti-6al-4V có thể chịu được?

Nó hoạt động đáng tin cậy lên đến 400 ° C. Trên 500 ° C., Tỷ lệ leo tăng, hạn chế sử dụng trong các ứng dụng nhiệt cao (VÍ DỤ., Các phần nóng tuabin khí, nơi các siêu hợp sản niken được ưa thích).

Để lại một bình luận

Địa chỉ email của bạn sẽ không được xuất bản. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Cuộn lên đầu

Nhận báo giá tức thì

Vui lòng điền thông tin của bạn và chúng tôi sẽ liên hệ với bạn ngay lập tức.