TC4 titaanisulam, an-tüüpi titaanisulam, töötati 1954. aastal edukalt välja Ameerika Ühendriikides. See sisaldab 6% stabiilset elementi ja 4% stabiilset elementi V. TC4 titaanisulami nimikoostis on võrdne 7-ga.0 alumiinium, mille molübdeeni ekvivalent on 2,9. Lõõmutatud olekus sisaldab sulam 10%{11}}% beetafaasi. Alumiiniumi lisamine suurendab sulami tugevust toatemperatuuril ja termilise tugevuse omadusi, tugevdades faasi läbi tahke lahuse Ti-Al-V süsteemis. Teisest küljest on V üks väheseid legeerivaid elemente, mis parandab titaanisulamite tugevust ja plastilisust. Erinevalt enamikust legeerelementidest avaldab V kasulik mõju titaanisulamite plastilisusele, kuna see vähendab -olekuvõre c/a-telje suhet, soodustades -faasi moodustumist ja vältides sulami pikaajalist murenemist kasutamise ajal.
TC4 titaanisulam paistab silma erakordse üldise jõudluse ja soodsate protsessiomaduste poolest. Sellel sulamil on mõõdukas tugevus toatemperatuuril ja kõrge tugevus kõrgel temperatuuril. See demonstreerib imetlusväärset vastupidavust roomamisele ja termilisele stabiilsusele, samuti kõrget väsimuskindlust ja vastupidavust pragude levikule merevees. Lisaks on sellel rahuldav purunemiskindlus ja termiline soolapinge korrosioonikindlus. TC4 titaanisulam näitab ka väiksemat vesinikutundlikkust võrreldes TC2 ja TC1 sulamitega. Sellest tulenevalt sobib see erinevate komponentide tootmiseks, mis töötavad laias temperatuurivahemikus -196 kuni 450 kraadi, eriti osade puhul, mis on projekteeritud kahjustuste taluvuspiiri põhimõtet silmas pidades.
Lisaks on TC4 titaanisulamil suurepärane elastsus ja üliplastsus, mistõttu sobib see erinevate survetöötlusmeetodite abil vormimiseks. See sobib hästi ka keevitamiseks ja töötlemiseks, pakkudes mitmekülgsust valmistamistehnikates.
TC4 titaanisulam on saadaval erinevates pooltoodetes, sealhulgas vardad, sepised, lehed, paksud plaadid, profiilid ja traadid. Lisaks leiab see rakendust valandites (viidatud kui ZTC4).
TC4ELI titaanisulam
TC4ELI on TC4 titaanisulami täiustatud versioon, mida eristab muudetud alumiiniumisisaldus ja vähenenud interstitsiaalsete elementide, nagu raud (Fe), lämmastik (N), vesinik (H) ja hapnik (O), sisaldus.
TC4ELI titaanisulam on saavutanud silmapaistvuse meditsiiniliste kirurgiliste implantaatide eelistatud materjalina tänu oma erakordsele biosobivusele, madalale elastsusmoodulile, kergele olemusele, korrosioonikindlusele, mittetoksilisusele, kõrgele voolavuspiirile, pikemale väsimuse elueale, märkimisväärsele toatemperatuuril plastilisusele ja hõlpsale paigaldamisele. vormitavus. Meditsiinivaldkonnas kasutatakse TC4ELI titaanisulamist lehti peamiselt sellistes rakendustes nagu kolju parandamine ja luude fikseerimine, kus kehtivad ranged nõuded tugevuse, väsimuse ja plastilisuse osas.
Titaanisulamil, mis sisaldab titaani põhielemendina koos teiste legeerivate elementidega, on kaks isomorfset kristallstruktuuri. Alla 882 kraadi omandab titaan tihedalt pakitud kuusnurkse võrestruktuuri, mida nimetatakse -titaaniks, samas kui 882 kraadi juures muutub see kehakeskseks kuupvõrestruktuuriks, mida nimetatakse beeta-titaaniks. Faasiirdetemperatuuri ja komponentide koostise muutmiseks sobivate legeerivate elementide hoolika lisamisega on võimalik saada erineva struktuuriga titaanisulameid, kasutades ära nende kahe struktuuri eripära.
Toetudes TC4 sulamile, vähendab TC4ELI titaanisulam interstitsiaalsete elementide, nagu süsinik (C), hapnik (O) ja lämmastik (N), ning lisandelemendi raua (Fe) esinemist, mille tulemuseks on tugevus. See reguleerimine suurendab aga oluliselt sulami mahtuvust ja tugevust. TC4ELI-l on suurepärane plastilisus, sitkus, keevitusjõudlus ja jõudlus madalatel temperatuuridel, mistõttu on see laialdaselt rakendatav sellistes olulistes valdkondades nagu madaltemperatuuriline tehnika, meditsiiniline ravi, laevad ja lennukid.
Kui sulam TC4 sobib kasutamiseks tavalistes või kõrge temperatuuriga keskkondades, siis TC4ELI sulam on spetsiaalselt loodud ülimadala temperatuuriga keskkondade jaoks.
TC4 titaanisulami ja TC4ELI titaanisulamiga võrreldavad klassid on T-6A-4V/klass 5 (Ameerika klass), BT 6 (Vene klass), IMI 318 (Briti klass) ja TiAI6V4 (saksa klass). hinne).
Meditsiiniseadmete tootmise valdkonnas leiavad titaani ja titaanisulamid laialdast kasutust traumast ja kasvajatest põhjustatud luu- ja liigesekahjustuste ravis. Kunstliigendid, luuplaadid ja kruvid on tavaliselt valmistatud titaanist ja titaanisulamitest, mis on kliinilises praktikas laialdaselt tunnustatud. Neid materjale kasutatakse puusaliigeste (sealhulgas reieluupead), põlveliigeste, küünarnuki liigeste, metakarpofalangeaalliigeste, interfalangeaalsete liigeste, alalõualuude, tehislülikehade (selgrooortooside), südamestimulaatori korpuste, tehissüdamete (südameklappide), kunstlike hambaimplantaatide, titaanist -niklist hambaortodontia ja titaanvõrk kranioplastika jaoks. Suur eritugevus, suurepärane biosobivus ja vastupidavus kehavedelike korrosioonile muudavad titaani ja titaanisulamid üha populaarsemaks materjaliks.
Ti 6Al-4V ELI on Ti 6Al-4V sulami variant, millel on kitsam struktuurne vahe, mis võimaldab saavutada maksimaalset sitkust. See klass sobib eriti hästi kasutamiseks merevees ja madala temperatuuriga keskkondades. Tavaliselt kasutatakse Ti 6Al-4V ELI-d lõõmutatud olekus ja see on suurepärane valik meditsiiniliste implantaatide jaoks.
Tootmisprotsess hõlmab lõõmutamist, mille käigus sulamit jahutatakse õhkjahutusega temperatuuril 900–1200 kraadi Fahrenheiti 1–4 tunni jooksul. Ümarvarraste ja sepistete puhul kasutatakse kahekordset lõõmutamisprotsessi. Algselt viiakse lahuse lõõmutamine läbi temperatuuril 50–100 kraadi Fahrenheiti beeta-siirdepunktist kõrgemal. Materjali hoitakse sellel temperatuuril vähemalt 1 tund enne õhkjahutamist. Seejärel soojendatakse sulamit uuesti temperatuurini 1300-1400 Fahrenheiti kraadi vähemalt 1 tund ja seejärel jahutatakse õhku. Pärast keevitustoiminguid on soovitatav lõõmutamine.
