Az Egyesült Államok 1954-ben sikeresen kifejlesztette a TC4 titánötvözetet, egy típusú titánötvözetet. 6% stabil elemet és 4% stabil V elemet tartalmaz. A TC4 titánötvözet névleges összetétele 7-nek felel meg.0 alumínium, 2,9 molibdén egyenértékkel. Lágyított állapotban az ötvözet 10%-15% béta fázist tartalmaz. Az alumínium hozzáadása javítja az ötvözet szobahőmérsékleti szilárdságát és hőszilárdsági tulajdonságait azáltal, hogy a Ti-Al-V rendszerben szilárd oldat révén megerősíti a fázist. Másrészt a V azon kevés ötvözőelem egyike, amely javítja a titánötvözetek szilárdságát és plaszticitását. A legtöbb ötvözőelemtől eltérően a V jótékony hatással van a titánötvözetek plaszticitására, mivel csökkenti az -állapotrács c/a-tengely arányát, elősegíti a -fázis kialakulását és megakadályozza az ötvözet tartós ridegségét a használat során.
A TC4 titánötvözet kivételes általános teljesítményével és kedvező folyamatjellemzőivel tűnik ki. Ez az ötvözet szobahőmérsékleten mérsékelt szilárdságot, magasabb hőmérsékleten pedig nagy szilárdságot mutat. Csodálatos ellenállást mutat a kúszással és a termikus stabilitással szemben, valamint magas a fáradtságállóság és a repedések terjedésének ellenállása a tengervízben. Ezen túlmenően kielégítő törésállósággal és termikus sóterhelési korrózióállósággal büszkélkedhet. A TC4 titánötvözet csökkentett hidrogénérzékenységet mutat a TC2 és TC1 ötvözetekhez képest. Következésképpen alkalmas különféle alkatrészek gyártására, amelyek széles, -196 és 450 fok közötti hőmérséklet-tartományban működnek, különösen olyan alkatrészek esetében, amelyeket a sérüléstűrési határ elvét szem előtt tartva terveztek.
Ezenkívül a TC4 titánötvözet kiváló alakíthatóságot és szuperplaszticitást mutat, így alkalmas a különféle nyomásfeldolgozási módszerekkel történő alakításra. Jól alkalmazható hegesztési és megmunkálási műveletekhez is, sokoldalúságot kínálva a gyártási technikákban.
A TC4 titánötvözet különböző félkész formákban kapható, beleértve a rudakat, kovácsolt anyagokat, lemezeket, vastag lemezeket, profilokat és huzalokat. Ezenkívül öntvényekben is alkalmazható (ZTC4).
TC4ELI titánötvözet
A TC4ELI a TC4 titánötvözet továbbfejlesztett változata, amely a megváltozott alumíniumtartalommal és az intersticiális elemek – például vas (Fe), nitrogén (N), hidrogén (H) és oxigén (O) – csökkentett szintjével tűnik ki.
A TC4ELI titánötvözet kiemelkedő biokompatibilitása, alacsony rugalmassági modulusa, könnyű természete, korrózióállósága, nem toxicitása, nagy folyáshatára, meghosszabbított kifáradási élettartama, jelentős szobahőmérsékletű plaszticitása és könnyű beépíthetősége miatt előtérbe került az orvosi sebészeti implantátumok kedvelt anyagaként. alakíthatóság. Az orvosi területen a TC4ELI titánötvözet lemezeket túlnyomórészt koponyajavításra és csontrögzítésre használják, ahol szigorú követelmények vonatkoznak az erőre, a fáradtsági élettartamra és a plaszticitásra.
A titánötvözet, amely alapelemként titánt és más ötvözőelemeket tartalmaz, két izomorf kristályszerkezettel rendelkezik. 882 fok alatt a titán egy szorosan záródó hatszögletű rácsszerkezetet vesz fel, amelyet -titánnak neveznek, míg 882 fok felett testközpontú, béta-titánnak nevezett köbös rácsszerkezetté alakul. Megfelelő ötvözőelemek gondos beépítésével a fázisátalakulási hőmérséklet és az összetevők összetételének módosítása érdekében különböző szerkezetű titánötvözetek nyerhetők, kihasználva e két szerkezet megkülönböztető jellemzőit.
A TC4 ötvözetre épülő TC4ELI titánötvözet csökkenti az intersticiális elemek, például a szén (C), az oxigén (O) és a nitrogén (N), valamint a szennyezőelemek vas (Fe) jelenlétét, ami csökkenti a erő. Ez a beállítás azonban jelentősen növeli az ötvözet kapacitását és szívósságát. A TC4ELI kiváló plaszticitást, szívósságot, hegesztési teljesítményt és alacsony hőmérsékletű teljesítményt mutat, így széles körben alkalmazható olyan kulcsfontosságú területeken, mint az alacsony hőmérsékletű mérnöki ipar, az orvosi kezelések, a hajók és a repülőgépek.
Míg a TC4 ötvözet normál vagy magas hőmérsékletű környezetben való használatra alkalmas, a TC4ELI ötvözetet kifejezetten az ultraalacsony hőmérsékletű környezetekhez tervezték.
A TC4 titánötvözethez és a TC4ELI titánötvözethez hasonló minőségek közé tartozik a T-6A-4V/Grade 5 (amerikai minőség), a BT 6 (orosz minőség), az IMI 318 (brit minőség) és a TiAI6V4 (német) fokozat).
Az orvosi berendezések gyártása területén a titán és a titánötvözetek széles körben használatosak a traumák és daganatok által okozott csont- és ízületi károsodások kezelésére. A mesterséges ízületek, csontlemezek és csavarok általában titánból és titánötvözetekből készülnek, amelyek széles körben elfogadottak a klinikai gyakorlatban. Ezeket az anyagokat csípőízületekben (beleértve a combcsontfejeket), térdízületekben, könyökízületekben, metacarpophalangealis ízületekben, interphalangealis ízületekben, mandibulákban, mesterséges csigolyatestekben (gerinc ortézisek), pacemakerházakban, műszívekben (szívbillentyűk), mesterséges fogimplantátumokban, titánban alkalmazzák. -nikkel fogszabályozás és titán háló a koponyaplasztikához. A nagy fajlagos szilárdság, a kiváló biokompatibilitás és a testnedvek okozta korrózióval szembeni ellenállás a titánt és a titánötvözeteket egyre keresettebb anyagokká teszik.
A Ti 6Al-4V ELI a Ti 6Al-4V ötvözet egy olyan változata, amely szűkebb szerkezeti hézaggal rendelkezik, ami lehetővé teszi a maximális szívósság elérését. Ez a minőség különösen jól használható tengervízben és alacsony hőmérsékletű környezetben. A Ti 6Al-4V ELI-t jellemzően lágyított állapotban használják, és kiváló választás orvosi implantátumokhoz.
A gyártási folyamat relaxációs izzítást foglal magában, ahol az ötvözetet 900-1200 Fahrenheit-fok közötti hőmérsékleten levegővel hűtik 1-4 órán keresztül. A kerek rudak és kovácsolt termékek esetében kettős izzítási eljárást alkalmaznak. Kezdetben az oldatos lágyítást a béta-átmeneti pont feletti 50-100 Fahrenheit-fokkal végezzük. Az anyagot léghűtés előtt legalább 1 órán át ezen a hőmérsékleten tartják. Ezt követően az ötvözetet legalább 1 órán át újra felmelegítik 1300-1400 Fahrenheit-fokra, majd levegővel lehűtik. A hegesztési műveleteket követően relaxációs izzítás javasolt.
