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

1. Forță specifică excepțională:
Cu o densitate de numai 4,43 g/cm³, prezintă o rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 895 MPa în stare recoaptă (mai mare sau egală cu 1100 MPa în stare STA), oferind efecte semnificative de ușurare și servind ca material de bază în aplicații aerospațiale și de curse.
2. Rezistență superioară la coroziune:
3. Rezistența sa la coroziune o depășește cu mult pe cea a oțelului inoxidabil din apa de mare, cloruri și cele mai multe medii acide și alcaline, eliminând necesitatea protecției acoperirii și făcându-l potrivit pentru mediile marine și chimice.
3. Biocompatibilitate bună:
Ne-toxic, non-alergenic și cu proprietăți excelente de osteointegrare, este unul dintre materialele preferate pentru dispozitivele medicale implantabile la nivel mondial, în conformitate cu standardul ASTM F136.
4. Performanță excelentă la temperaturi moderate:
Poate funcționa stabil pentru perioade lungi la o temperatură mai mică sau egală cu 400 de grade și poate rezista la expunerea pe termen scurt-la peste 500 de grade, menținând în același timp stabilitatea structurală și a proprietății.
5. Performanță superioară la oboseală:
O limită înaltă de oboseală în ciclu-de 500-700 MPa și o rezistență puternică la propagarea fisurilor de oboseală îl fac ideal pentru condiții de încărcare dinamică.
6. Sistem standard matur:
Conform mai multor standarde internaționale, inclusiv ASTM B348, ASTM F136 (medical), ISO 5832-3, AMS 4928 și GB/T 2965, susținute de un lanț global de aprovizionare matur.

Tratamentul termic al Ti-6Al-4V este utilizat în principal pentru a ajusta potrivirea dintre rezistență și ductilitate, cu specificații comune după cum urmează:
1. Recoacerea (pentru ductilitate optimă și stabilitate dimensională, condiția cea mai frecvent utilizată):
Recoacere normală:
Se încălzește la 700-800 de grade, se menține timp de 1-2 ore, apoi se răcește la aer. Acest lucru are ca rezultat o microstructură echiaxială + cu proprietăți generale bune.
Recoacere dubla:
Prima etapă la 850-950 de grade, aer rece; a doua etapă la 700-750 de grade, răcit cu aer. Folosit pentru a îmbunătăți performanța la oboseală și duritatea la fractură.
2. Soluție de tratament și îmbătrânire (STA, pentru atingerea rezistenței maxime):
Soluție de tratament:
Se încălzește la 925-955 grade, se menține timp de 0,5-1 oră, apoi se stinge cu apă sau se stinge cu ulei (pentru a obține o fază metastabilă).
Tratament pentru îmbătrânire:
Se încălzește la 480-595 grade, se menține timp de 4-8 ore, apoi se răcește la aer. Precipită în fază fină, crescând semnificativ rezistența (rezistență la tracțiune Mai mare sau egală cu 1100 MPa).
Notă: Tratamentul termic trebuie efectuat sub vid sau protecție cu gaz inert pentru a evita oxidarea suprafeței și contaminarea („stratul de fragilizare”). Viteza de stingere trebuie să fie suficient de rapidă pentru a menține faza, dar secțiunile subțiri pot folosi răcirea cu aer.

Temperatura de funcționare continuă-pe termen lung (în principal bazată pe rezistență și rezistență la oxidare):
Se recomandă să fie mai mică sau egală cu 400 de grade. La această temperatură, microstructura rămâne stabilă, rata de fluaj este controlabilă și degradarea performanței este acceptabilă.
Temperatura de expunere pe termen scurt{0}:
Poate ajunge până la 500-550 de grade (de exemplu, supraîncălzirea pe termen scurt a motoarelor de avioane), dar rezistența și rezistența la oxidare vor scădea semnificativ.
Temperatura maximă de proiectare pentru componentele structurale care poartă presiunea-:
Considerate de obicei ca 350-400 de grade, iar calculele de fluaj și rezistență pe termen lung trebuie efectuate pe baza unor niveluri specifice de stres.
Proprietăți de-temperatură scăzută:
Ti-6Al-4V prezintă o rezistență crescută și o ductilitate acceptabilă la temperaturi scăzute (până la -196 de grade), dar nu este la fel de bun ca aproape aliajele precum TA7. În general, nu este prima alegere pentru aplicațiile de inginerie criogenică profundă.

A

Recomandări de selecție: dacă aveți nevoie de cel mai mare raport rezistență-la-greutate, rezistență moderată la temperatură și performanță generală bună, alegeți Ti-6Al-4V (Grad 5).
Dacă acordați prioritate rezistenței finale la coroziune, formabilității și controlului costurilor și aveți cerințe mai mici de rezistență, titanul pur (Grad 2) este o alegere mai economică.

Ti-6Al-4V are proprietăți bune de sudare, dar este necesară respectarea strictă a specificațiilor procesului de sudare a aliajului de titan:

1. Metode de sudare recomandate: TIG (Sudura cu gaz inert de tungsten), MIG (Sudarea cu gaz inert metalic), Sudarea cu plasmă, Sudarea cu fascicul de electroni, Sudarea cu laser și Sudarea prin frecare.
2. Pre-Pregătirea sudării: zona de sudare trebuie curățată cu strictețe pentru a îndepărta uleiul, depunerile și umezeala. Se recomandă curățarea mecanică sau curățarea chimică (decaparea).
3. Gaz de protecție: argonul de înaltă-puritate (mai mare sau egal cu 99,99%) ar trebui utilizat pentru sudare și protecția din spate pentru a preveni oxidarea la temperatură înaltă-și contaminarea cu hidrogen, oxigen și azot. Pentru aplicații critice, poate fi folosit un scut de gaz argon.
4. Tratament termic post-sudare: recoacerea post-de reducere a tensiunii de sudură- (aproximativ 500-650 de grade, răcită cu aer-) este recomandată pentru a elimina tensiunile reziduale și a restabili ductilitatea sudurii. Tratamentul termic post-sudare este deosebit de important pentru secțiuni groase sau structuri foarte constrânse.
5. Metal de umplutură: Sârmă de umplutură Ti-6Al-4V din același material (de exemplu, AWS A5.16 ERTi-5) este recomandată pentru a asigura compoziția sudurii și potrivirea performanței.
6. Puncte cheie de control: Este necesar un control strict al aportului de căldură (energie liniară) pentru a evita aportul excesiv de căldură care să conducă la îngroșarea microstructurii sudurii și la reducerea ductilității.

Aplicabil pentru scenarii alternative (Ti-6Al-4V, ca aliaj de titan de uz general, este alegerea de referință pentru majoritatea aplicațiilor):
Atunci când rezistența, rezistența la coroziune, lucrabilitatea și costurile trebuie echilibrate, Ti-6Al-4V este alegerea preferată, capabilă să înlocuiască majoritatea materialelor industriale de titan pur și titan slab aliat.
În condiții de temperatură ne-extrem de-(mai mică sau egală cu 400 de grade), poate înlocui aliaje aproape- precum TA7, dar performanța de sudare și proprietățile de temperatură-scăzută sunt inferioare celor ale TA7.
Pentru cerințe de rezistență ne-extrem de înaltă- (mai puțin sau egală cu 1200 MPa), poate înlocui aliajele de titan cu -rezistență -mai mare (de exemplu, Ti-10V-2Fe-3Al) cu costuri mai mici și o lucrabilitate mai bună.

Scenarii în care înlocuirea nu este adecvată (alte mărci ar trebui selectate):
For long-term service at extreme high temperatures (>450 de grade ): trebuie selectate aliaje de titan la temperatură înaltă-(de exemplu, Ti-6242S, IMI 834).
Pentru temperaturi extrem de scăzute (< -100°C) with very high plasticity requirements: TA7 is preferable.
Pentru aplicații biomedicale care necesită un modul de elasticitate extrem de scăzut: pot fi luate în considerare aliajele de titan beta (de exemplu, Ti-12Mo-6Zr-2Fe, TMZF).
For ultra-high strength requirements (>1300 MPa): Sunt necesare aliaje de titan beta sau beta metastabile (de exemplu, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn).

Recomandări de selecție a materialelor: Vă rugăm să furnizați condiții detaliate de operare (gamă de temperatură, tip de încărcare, mediu mediu, cerințe de sudare, durată de viață) pentru selecția materialului specific. Vă putem ajuta cu analize comparative tehnice și economice pentru a vă ajuta să faceți alegerea optimă între Ti-6Al-4V și alte tipuri de aliaje de titan.