TC4 titaniumlegering, een titaniumlegering van het type, werd met succes ontwikkeld door de Verenigde Staten in 1954. Het bestaat uit 6% stabiel element en 4% stabiel element V. De nominale samenstelling van de TC4 titaniumlegering is gelijk aan 7.0 aluminium, met een molybdeen-equivalent van 2,9. In uitgegloeide toestand bevat de legering 10%-15% bètafase. De toevoeging van aluminium verbetert de sterkte bij kamertemperatuur en de thermische sterkte-eigenschappen van de legering door de fase door vaste oplossing in het Ti-Al-V-systeem te versterken. Aan de andere kant dient V als een van de weinige legeringselementen die zowel de sterkte als de plasticiteit in titaniumlegeringen verbetert. In tegenstelling tot de meeste legeringselementen heeft V een gunstig effect op de plasticiteit van titaniumlegeringen, omdat het de c/a-asverhouding van het -state-rooster vermindert, de vorming van -fase bevordert en langdurige verbrossing van de legering tijdens gebruik voorkomt.
De TC4-titaniumlegering onderscheidt zich door zijn uitzonderlijke algehele prestaties en gunstige proceseigenschappen. Deze legering vertoont een matige sterkte bij kamertemperatuur en een hoge sterkte bij verhoogde temperaturen. Het vertoont een bewonderenswaardige weerstand tegen kruip en thermische stabiliteit, samen met een hoge weerstand tegen vermoeiing en weerstand tegen scheurvoortplanting in zeewater. Bovendien beschikt het over een bevredigende breuktaaiheid en weerstand tegen thermische zoutspanningscorrosie. De TC4-titaniumlegering vertoont ook een verminderde waterstofgevoeligheid vergeleken met TC2- en TC1-legeringen. Bijgevolg vindt het geschiktheid bij het vervaardigen van verschillende componenten die werken binnen een breed temperatuurbereik van -196 tot 450 graden, met name onderdelen die zijn ontworpen met het principe van de schadetolerantielimiet in gedachten.
Bovendien vertoont de TC4-titaniumlegering een uitstekende ductiliteit en superplasticiteit, waardoor deze geschikt is voor vormgeving met behulp van verschillende drukverwerkingsmethoden. Het leent zich ook goed voor las- en machinale bewerkingen en biedt veelzijdigheid in fabricagetechnieken.
TC4 titaniumlegering is verkrijgbaar in verschillende halffabrikaten, waaronder staven, smeedstukken, platen, dikke platen, profielen en draden. Bovendien vindt het toepassing in gietstukken (aangeduid als ZTC4).
TC4ELI titaniumlegering
TC4ELI is een verbeterde versie van de TC4-titaniumlegering, die zich onderscheidt door het gewijzigde aluminiumgehalte en de verminderde niveaus van interstitiële elementen zoals ijzer (Fe), stikstof (N), waterstof (H) en zuurstof (O).
De TC4ELI-titaanlegering heeft bekendheid verworven als voorkeursmateriaal voor medisch-chirurgische implantaten vanwege de uitzonderlijke biocompatibiliteit, de lage elasticiteitsmodulus, het lichte karakter, de corrosieweerstand, de niet-toxiciteit, de hoge vloeigrens, de verlengde levensduur bij vermoeiing, de aanzienlijke plasticiteit bij kamertemperatuur en het gemak van verwerking. vervormbaarheid. Op medisch gebied worden TC4ELI-platen van titaniumlegering voornamelijk gebruikt voor toepassingen zoals schedelreparatie en botfixatie, waar strenge eisen gelden voor sterkte, levensduur tegen vermoeidheid en plasticiteit.
Titaniumlegering, bestaande uit titanium als basiselement samen met andere legeringselementen, vertoont twee isomorfe kristalstructuren. Onder de 882 graden neemt titanium een dicht opeengepakte hexagonale roosterstructuur aan die bekend staat als -titanium, terwijl het boven de 882 graden transformeert in een op het lichaam gecentreerde kubieke roosterstructuur genaamd beta-titanium. Door zorgvuldig de juiste legeringselementen op te nemen om de faseovergangstemperatuur en componentsamenstelling te wijzigen, kunnen titaniumlegeringen met verschillende structuren worden verkregen, waarbij gebruik wordt gemaakt van de onderscheidende kenmerken van deze twee structuren.
Voortbouwend op de basis van de TC4-legering vermindert de TC4ELI-titaniumlegering de aanwezigheid van interstitiële elementen zoals koolstof (C), zuurstof (O) en stikstof (N), evenals het onzuiverheidselement ijzer (Fe), wat resulteert in een vermindering van kracht. Deze aanpassing verbetert echter aanzienlijk de capaciteit en taaiheid van de legering. TC4ELI vertoont uitstekende plasticiteit, taaiheid, lasprestaties en prestaties bij lage temperaturen, waardoor het breed toepasbaar is op cruciale gebieden zoals techniek bij lage temperaturen, medische behandelingen, schepen en vliegtuigen.
Terwijl de TC4-legering geschikt is voor gebruik in normale omgevingen of omgevingen met hoge temperaturen, is de TC4ELI-legering specifiek ontworpen voor omgevingen met ultralage temperaturen.
Vergelijkbare kwaliteiten met de TC4-titaniumlegering en de TC4ELI-titaanlegering zijn onder meer T-6A-4V/Grade 5 (Amerikaanse kwaliteit), BT 6 (Russische kwaliteit), IMI 318 (Britse kwaliteit) en TiAI6V4 (Duitse kwaliteit). cijfer).
Op het gebied van de productie van medische apparatuur worden titanium en titaniumlegeringen uitgebreid gebruikt bij het aanpakken van bot- en gewrichtsschade veroorzaakt door trauma en tumoren. Kunstgewrichten, botplaten en schroeven worden gewoonlijk gemaakt van titanium en titaniumlegeringen, die in de klinische praktijk brede acceptatie hebben gekregen. Deze materialen worden gebruikt in heupgewrichten (inclusief femurkoppen), kniegewrichten, ellebooggewrichten, metacarpofalangeale gewrichten, interfalangeale gewrichten, onderkaken, kunstmatige wervellichamen (spinale orthesen), pacemakerbehuizingen, kunstmatige harten (hartkleppen), kunstmatige tandheelkundige implantaten, titanium -nikkel tandheelkundige orthodontie, en titanium mesh voor cranioplastie. De hoge specifieke sterkte, uitstekende biocompatibiliteit en weerstand tegen corrosie door lichaamsvloeistoffen maken titanium en titaniumlegeringen steeds gewilder materialen.
Ti 6Al-4V ELI is een variant van de Ti 6Al-4V-legering met een smallere structurele opening, waardoor maximale taaiheid wordt bereikt. Deze kwaliteit is bijzonder geschikt voor toepassingen in zeewater en omgevingen met lage temperaturen. Meestal wordt Ti 6Al-4V ELI gebruikt in gegloeide toestand en is het een uitstekende keuze voor medische implantaten.
Het productieproces omvat relaxatiegloeien, waarbij de legering luchtgekoeld wordt bij temperaturen variërend van 900 tot 1200 graden Fahrenheit gedurende 1 tot 4 uur. Voor ronde staven en smeedstukken wordt een dubbel gloeiproces toegepast. Aanvankelijk wordt oplossingsgloeien uitgevoerd bij een temperatuur van 50 tot 100 graden Fahrenheit boven het bèta-overgangspunt. Het materiaal wordt minimaal 1 uur op deze temperatuur gehouden voordat het aan de lucht wordt gekoeld. Vervolgens wordt de legering gedurende minimaal 1 uur opnieuw verwarmd tot 1300-1400 graden Fahrenheit en vervolgens met lucht gekoeld. Relaxatiegloeien wordt aanbevolen na laswerkzaamheden.
