Титановий сплав TC4, титановий сплав типу TC4, був успішно розроблений Сполученими Штатами в 1954 році. Він містить 6% стабільного елемента та 4% стабільного елемента V. Номінальний склад титанового сплаву TC4 еквівалентний 7.0 алюміній, з молібденовим еквівалентом 2,9. У відпаленому стані сплав містить 10%-15% бета-фази. Додавання алюмінію покращує міцність при кімнатній температурі та термічну міцність сплаву шляхом посилення фази через твердий розчин у системі Ti-Al-V. З іншого боку, V служить одним із небагатьох легуючих елементів, який покращує міцність і пластичність титанових сплавів. На відміну від більшості легуючих елементів, V має сприятливий вплив на пластичність титанових сплавів, оскільки він зменшує співвідношення осі c/a решітки -станів, сприяючи утворенню -фази та запобігаючи тривалому окрихченню сплаву під час використання.
Титановий сплав TC4 виділяється своєю винятковою загальною продуктивністю та сприятливими характеристиками процесу. Цей сплав демонструє помірну міцність при кімнатній температурі і високу міцність при підвищених температурах. Він демонструє чудову стійкість до повзучості та термічну стабільність, а також високу стійкість до втоми та стійкість до розповсюдження тріщин у морській воді. Крім того, він може похвалитися задовільною в'язкістю до руйнування та корозійною стійкістю під дією термічної солі. Титановий сплав TC4 також демонструє знижену чутливість до водню порівняно зі сплавами TC2 і TC1. Отже, він знаходить придатність у виробництві різних компонентів, які працюють у широкому діапазоні температур від -196 до 450 градусів, зокрема деталей, розроблених з урахуванням принципу обмеження допуску до пошкоджень.
Крім того, титановий сплав TC4 демонструє чудову пластичність і надпластичність, що робить його придатним для формування за допомогою різних методів обробки тиском. Він також добре підходить для операцій зварювання та механічної обробки, пропонуючи універсальність у техніках виготовлення.
Титановий сплав TC4 доступний у різних напівфабрикатах, включаючи прутки, поковки, листи, товсті плити, профілі та дроти. Крім того, він знаходить застосування у виливках (позначається як ZTC4).
Титановий сплав TC4ELI
TC4ELI є вдосконаленою версією титанового сплаву TC4, який відрізняється зміненим вмістом алюмінію та зниженим рівнем інтерстиціальних елементів, таких як залізо (Fe), азот (N), водень (H) і кисень (O).
Титановий сплав TC4ELI отримав популярність як переважний матеріал для медичних хірургічних імплантатів завдяки своїй винятковій біосумісності, низькому модулю пружності, легкій природі, стійкості до корозії, нетоксичності, високій межі текучості, збільшеному терміну служби втоми, значній пластичності при кімнатній температурі та простоті використання формувальність. У галузі медицини листи з титанового сплаву TC4ELI переважно використовуються для таких застосувань, як ремонт черепа та фіксація кісток, де існують жорсткі вимоги до міцності, довговічності та пластичності.
Титановий сплав, що містить титан як базовий елемент разом з іншими легуючими елементами, демонструє дві ізоморфні кристалічні структури. Нижче 882 градусів титан приймає щільно упаковану структуру гексагональної решітки, відому як -титан, у той час як він перетворюється на об'ємно-центровану кубічну структуру решітки, яка називається бета-титан вище 882 градусів. Шляхом ретельного включення відповідних легуючих елементів для зміни температури фазового переходу та складу компонентів можна отримати титанові сплави з різними структурами, використовуючи відмінні характеристики цих двох структур.
Створений на основі сплаву TC4, титановий сплав TC4ELI зменшує присутність інтерстиціальних елементів, таких як вуглець (C), кисень (O) і азот (N), а також домішок заліза (Fe), що призводить до зменшення сила. Однак це регулювання значно підвищує ємність і міцність сплаву. TC4ELI демонструє чудову пластичність, міцність, ефективність зварювання та роботу при низьких температурах, що робить його широко застосовним у таких важливих галузях, як низькотемпературна техніка, медичне лікування, кораблі та літаки.
У той час як сплав TC4 підходить для використання у звичайних або високотемпературних середовищах, сплав TC4ELI спеціально розроблений для наднизьких температур.
Класи, порівнювані з титановим сплавом TC4 і титановим сплавом TC4ELI, включають T-6A-4V/Grade 5 (американський клас), BT 6 (російський сорт), IMI 318 (британський сорт) і TiAI6V4 (німецький). сорт).
У сфері виробництва медичного обладнання титан і титанові сплави знаходять широке застосування для лікування пошкоджень кісток і суглобів, спричинених травмами та пухлинами. Штучні суглоби, кісткові пластини і гвинти зазвичай виготовляються з титану і титанових сплавів, які отримали широке застосування в клінічній практиці. Ці матеріали використовуються в тазостегнових суглобах (включаючи головки стегнових кісток), колінних суглобах, ліктьових суглобах, п’ястно-фалангових суглобах, міжфалангових суглобах, нижніх щелепах, штучних тілах хребців (ортези для хребта), корпусах кардіостимуляторів, штучних серцях (серцевих клапанах), штучних зубних імплантатах, титані. -нікелева стоматологічна ортодонтія, титанова сітка для краніопластики. Висока питома міцність, відмінна біосумісність і стійкість до корозії, викликаної рідинами організму, роблять титан і титанові сплави все більш затребуваними матеріалами.
Ti 6Al-4V ELI – це варіант сплаву Ti 6Al-4V, який має вужчий структурний зазор, що дає змогу досягти максимальної міцності. Цей сорт особливо добре підходить для застосування в морській воді та в умовах низьких температур. Зазвичай Ti 6Al-4V ELI використовується в відпаленому стані та є чудовим вибором для медичних імплантатів.
Процес виробництва включає релаксаційний відпал, коли сплав охолоджується повітрям при температурах від 900 до 1200 градусів за Фаренгейтом протягом від 1 до 4 годин. Для круглих прутків і поковок використовується процес подвійного відпалу. Спочатку розчинний відпал проводиться при температурі на 50-100 градусів за Фаренгейтом вище точки бета-переходу. Матеріал витримують при цій температурі мінімум 1 годину перед охолодженням на повітрі. Згодом сплав повторно нагрівають до 1300-1400 градусів за Фаренгейтом принаймні 1 годину, а потім охолоджують на повітрі. Після зварювання рекомендується релаксаційний відпал.
