Material gr5 (ti -6 al -4 v)
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Ti -6 al -4 V (designación UNS R56400), a veces llamada TC4, Ti64, [1] o ASTM Grado 5, es una aleación de titanio alfa-beta con una alta resistencia específica y excelente resistencia a la corrosión. Es una de las aleaciones de titanio más utilizadas y se aplica en una amplia gama de aplicaciones donde se necesitan baja densidad y excelente resistencia a la corrosión, como la industria aeroespacial de EG y las aplicaciones biomecánicas (implantes y prótesis).
Los estudios de las aleaciones de titanio utilizadas en las armaduras comenzaron en la década de 1950 en el Arsenal de Watertown, que luego se convirtió en parte del Laboratorio de Investigación del Ejército. [2] [3]
Es la aleación de titanio más exitosa comercialmente y todavía está en uso hoy, ha dado forma a numerosas aplicaciones industriales y comerciales. [5]
El mayor uso de las aleaciones de titanio a medida que se produce biomateriales debido a su módulo más bajo, biocompatibilidad superior y una mayor resistencia a la corrosión en comparación con los aceros de acero inoxidables más convencionales y las aleaciones a base de cobalto. [6] Estas propiedades atractivas fueron una fuerza impulsora para la introducción temprana de (cpti) y + (ti -6 al -4} v) aleaciones, así como para el desarrollo más reciente de nuevas composiciones de quirótano y ortopédicas metaestables metaestables B aleaciones de titanio. Este último posee una biocompatibilidad mejorada, un módulo elástico reducido y resistencia a la fatiga de muesca superiores controlada por deformación y muesca. [7] Sin embargo, la pobre resistencia al corte y la resistencia al desgaste de las aleaciones de titanio han limitado su uso biomédico. Aunque la resistencia al desgaste de las aleaciones B-TI ha demostrado cierta mejora en comparación con las aleaciones#B, la utilidad final de las aleaciones ortopédicas de titanio como componentes de desgaste requerirá una comprensión fundamental más completa de los mecanismos de desgaste involucrados.
Química
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(en wt. %) [8]
|
V |
Alabama |
Ceñudo |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Resto cada uno |
RESTERENTE TOTAL |
|
|
Mínimo |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Máximo |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Balance |
.1 |
.3 |
Propiedades físicas y mecánicas
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Una posible microestructura de ti -6 al -4 v aleación con granos alfa equiaxed y fase beta discontinua
Ti -6 al -4 V La aleación de titanio comúnmente existe en alfa, con estructura de cristal HCP, (SG: P63/MMC), y Beta, con estructura cristalina BCC, (SG: IM -3 m) fases. Si bien las propiedades mecánicas son una función de la condición de tratamiento térmico de la aleación y pueden variar según las propiedades, los rangos de propiedades típicos para Ti -6} al -4 V se muestran a continuación. [9] [10] ] [11] El aluminio estabiliza la fase alfa, mientras que el vanadio estabiliza la fase beta. [12] [13]
|
Densidad |
Módulo de Young |
Módulo de corte |
Módulo a granel |
Ratio de Poisson |
Estrés de rendimiento de tracción |
Estrés final de tracción |
Dureza |
Alargamiento uniforme |
|
|
Mínimo |
4.429 g/cm3 (0. 160 lb/cut) |
104 GPA (15.1 × 106 psi) |
40 GPA (5.8 × 106 psi) |
96.8 GPA (14. 0 × 106 psi) |
0.31 |
880 MPA (128, 000 psi) |
900 MPa (130, 000 psi) |
36 Rockwell C (típico) |
5% |
|
Máximo |
4.512 g/cm3 (0. 163 lb/cut) |
113 GPA (16.4 × 106 psi) |
45 GPA (6.5 × 106 psi) |
153 GPA (22.2 × 106 psi) |
0.37 |
920 MPA (133, 000 psi) |
950 MPA (138, 000 psi) |
-- |
18% |
Ti -6 al -4 V tiene una conductividad térmica muy baja a una temperatura ambiente de 6.7 a 7.5 W/m · k, [14] [15] que contribuye a su maquinabilidad relativamente pobre. [15]
La aleación es vulnerable a la fatiga del resfriado. [16] [17]
Tratamiento térmico de ti -6 al -4 v
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Ti -6 al -4 V se trata térmicamente para variar las cantidades de y microestructura de y fases en la aleación. La microestructura variará significativamente según el tratamiento térmico exacto y el método de procesamiento. Tres procesos de tratamiento térmico comunes son el recocido de fábricas, el recocido dúplex y el tratamiento de la solución y el envejecimiento. [18]
Aplicaciones
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Estructuras aeroespaciales. El Boeing 787 es 15% de titanio en peso, [19] y el Airbus A350 es del 14%. [20]
Implantes y prótesis biomédicas [21]
Autos de carrera de alto rendimiento
Bicicletas de gama alta
Fabricación aditiva [22]
Case de Apple iPhone 15 Pro (Max), cajas de iPhone 16 Pro y Pro Max, y Apple Watch Series 10 Titanium y Ultra 2 cajas
Aplicaciones marinas: ti -6 al -4 V Grado 5 se usa ampliamente en aplicaciones marinas debido a su resistencia de corrosión excepcional en entornos de agua de mar. [23] Ti -6 al -4 V se aplica en componentes expuestos a atmósferas marinas y condiciones submarinas, como la construcción naval, las plataformas de aceite y gas en alta mar, y equipos submarinos. [24] [25] Su resistencia a la corrosión ayuda a reducir los costos de mantenimiento y extender la vida útil del equipo marino. [26]
Presupuesto
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UNS: R56400
Estándar AMS: 4928 [27]
Estándar ASTM: F1472
Estándar ASTM: B265 Grado 5 [28]