Titanová slitina TC4, typ titanové slitiny, byla úspěšně vyvinuta Spojenými státy v roce 1954. Obsahuje 6 % stabilního prvku a 4 % stabilního prvku V. Jmenovité složení titanové slitiny TC4 je ekvivalentní 7.0 hliník s molybdenovým ekvivalentem 2,9. V žíhaném stavu slitina obsahuje 10 %-15 % beta fáze. Přídavek hliníku zvyšuje pevnost při pokojové teplotě a tepelné pevnostní vlastnosti slitiny zpevněním fáze prostřednictvím pevného roztoku v systému Ti-Al-V. Na druhou stranu V slouží jako jeden z mála legujících prvků, který zlepšuje pevnost i plasticitu ve slitinách titanu. Na rozdíl od většiny legujících prvků má V příznivý vliv na plasticitu titanových slitin, protože snižuje poměr c/a osy -stavové mřížky, podporuje tvorbu -fáze a zabraňuje dlouhodobému křehnutí slitiny během používání.
Titanová slitina TC4 vyniká svým výjimečným celkovým výkonem a příznivými procesními charakteristikami. Tato slitina vykazuje střední pevnost při pokojové teplotě a vysokou pevnost při zvýšených teplotách. Vykazuje obdivuhodnou odolnost proti tečení a tepelnou stabilitu spolu s vysokou odolností proti únavě a odolností proti šíření trhlin v mořské vodě. Navíc se může pochlubit uspokojivou lomovou houževnatostí a odolností proti korozi působením tepelné soli. Titanová slitina TC4 také vykazuje sníženou citlivost na vodík ve srovnání se slitinami TC2 a TC1. V důsledku toho nachází vhodnost pro výrobu různých součástí, které pracují v širokém teplotním rozsahu -196 až 450 stupňů, zejména dílů navržených s ohledem na princip limitu tolerance poškození.
Kromě toho titanová slitina TC4 vykazuje vynikající tažnost a superplasticitu, díky čemuž je vhodná pro tvarování pomocí různých metod tlakového zpracování. Hodí se také pro svařování a obrábění a nabízí všestrannost ve výrobních technikách.
Titanová slitina TC4 je k dispozici v různých formách polotovarů, včetně tyčí, výkovků, plechů, tlustých plechů, profilů a drátů. Kromě toho nachází uplatnění v odlitcích (označovaných jako ZTC4).
Titanová slitina TC4ELI
TC4ELI je vylepšená verze titanové slitiny TC4, která se vyznačuje pozměněným obsahem hliníku a sníženými hladinami intersticiálních prvků, jako je železo (Fe), dusík (N), vodík (H) a kyslík (O).
Titanová slitina TC4ELI si získala důležitost jako preferovaný materiál pro lékařské chirurgické implantáty díky své výjimečné biokompatibilitě, nízkému modulu pružnosti, lehké povaze, odolnosti proti korozi, netoxicitě, vysoké meze kluzu, prodloužené únavové životnosti, značné plasticitě při pokojové teplotě a snadnému použití. tvarovatelnost. V lékařské oblasti se plechy z titanové slitiny TC4ELI používají převážně pro aplikace, jako je oprava lebky a fixace kostí, kde existují přísné požadavky na pevnost, únavovou životnost a plasticitu.
Titanová slitina, obsahující titan jako základní prvek spolu s dalšími legujícími prvky, vykazuje dvě izomorfní krystalové struktury. Pod 882 stupňů titan přijímá těsně sbalenou hexagonální mřížkovou strukturu známou jako -titan, zatímco se přeměňuje na kubickou mřížkovou strukturu centrovanou na tělo nazývanou beta-titan nad 882 stupni. Pečlivým začleněním vhodných legujících prvků k úpravě teploty fázového přechodu a složení složek lze získat slitiny titanu s různými strukturami, které využívají charakteristické vlastnosti těchto dvou struktur.
Titanová slitina TC4ELI, postavená na základech slitiny TC4, snižuje přítomnost intersticiálních prvků, jako je uhlík (C), kyslík (O) a dusík (N), a také příměsový prvek železo (Fe), což má za následek snížení síla. Tato úprava však výrazně zvyšuje kapacitu a houževnatost slitiny. TC4ELI vykazuje vynikající plasticitu, houževnatost, svařovací výkon a výkon při nízkých teplotách, díky čemuž je široce použitelný v klíčových oblastech, jako je nízkoteplotní strojírenství, lékařské ošetření, lodě a letadla.
Zatímco slitina TC4 je vhodná pro použití v běžných nebo vysokoteplotních prostředích, slitina TC4ELI je speciálně navržena pro prostředí s velmi nízkou teplotou.
Srovnatelné jakosti s titanovou slitinou TC4 a titanovou slitinou TC4ELI zahrnují T-6A-4V/Grade 5 (americká kvalita), BT 6 (ruská kvalita), IMI 318 (britská kvalita) a TiAI6V4 (německá školní známka).
V oblasti výroby lékařských přístrojů nacházejí titan a slitiny titanu rozsáhlé využití při řešení poškození kostí a kloubů způsobené traumatem a nádory. Umělé klouby, kostní dlahy a šrouby jsou běžně vyráběny z titanu a titanových slitin, které si získaly široké uplatnění v klinické praxi. Tyto materiály se používají v kyčelních kloubech (včetně hlavic stehenních kostí), kolenních kloubech, loketních kloubech, metakarpofalangeálních kloubech, interfalangeálních kloubech, dolních čelistech, umělých obratlových tělech (spinální ortézy), pouzdrech kardiostimulátorů, umělých srdcích (srdeční chlopně), umělých zubních implantátech, titanu -niklová zubní ortodoncie a titanová síťka pro kranioplastiku. Vysoká specifická pevnost, vynikající biokompatibilita a odolnost vůči korozi tělními tekutinami činí titan a slitiny titanu stále žádanějšími materiály.
Ti 6Al-4V ELI je varianta slitiny Ti 6Al-4V, která se vyznačuje užší strukturální mezerou, což jí umožňuje dosáhnout maximální houževnatosti. Tato třída je zvláště vhodná pro aplikace v mořské vodě a prostředí s nízkou teplotou. Typicky se Ti 6Al-4V ELI používá v žíhaném stavu a je vynikající volbou pro lékařské implantáty.
Výrobní proces zahrnuje relaxační žíhání, kdy se slitina ochlazuje vzduchem při teplotách v rozmezí 900 až 1200 stupňů Fahrenheita po dobu 1 až 4 hodin. U kruhových tyčí a výkovků se používá proces dvojitého žíhání. Zpočátku se rozpouštěcí žíhání provádí při teplotě 50 až 100 stupňů Fahrenheita nad bodem přechodu beta. Materiál se udržuje na této teplotě po dobu minimálně 1 hodiny, než se ochladí vzduchem. Následně se slitina znovu zahřeje na 1300-1400 stupňů Fahrenheita po dobu alespoň 1 hodiny a poté se ochladí vzduchem. Po svařování se doporučuje relaxační žíhání.
