Титанова сплав TC4, тип титанова сплав, е успешно разработена от Съединените щати през 1954 г. Състои се от 6% стабилен елемент и 4% стабилен елемент V. Номиналният състав на титанова сплав TC4 е еквивалентен на 7.0 алуминий, с молибденов еквивалент 2,9. В загрято състояние сплавта съдържа 10%-15% бета фаза. Добавянето на алуминий повишава якостта при стайна температура и свойствата на термична якост на сплавта чрез укрепване на фазата чрез твърд разтвор в системата Ti-Al-V. От друга страна, V служи като един от малкото легиращи елементи, които подобряват здравината и пластичността на титановите сплави. За разлика от повечето легиращи елементи, V има благоприятен ефект върху пластичността на титановите сплави, тъй като намалява съотношението на оста c/a на решетката на -състоянието, насърчавайки образуването на -фаза и предотвратявайки дългосрочното крехкост на сплавта по време на употреба.
Титановата сплав TC4 се отличава с изключителната си цялостна производителност и благоприятни характеристики на процеса. Тази сплав показва умерена якост при стайна температура и висока якост при повишени температури. Той демонстрира възхитителна устойчивост на пълзене и термична стабилност, заедно с висока устойчивост на умора и устойчивост на разпространение на пукнатини в морска вода. Нещо повече, той може да се похвали със задоволителна устойчивост на счупване и устойчивост на корозия под въздействието на термична сол. Титановата сплав TC4 също демонстрира намалена чувствителност към водород в сравнение със сплавите TC2 и TC1. Следователно, той намира пригодност при производството на различни компоненти, които работят в широк температурен диапазон от -196 до 450 градуса, особено части, проектирани с принципа на границата на толерантност към повреда.
Освен това титановата сплав TC4 показва отлична пластичност и свръхпластичност, което я прави подходяща за формоване с помощта на различни методи за обработка под налягане. Той също така се поддава добре на операции по заваряване и машинна обработка, като предлага гъвкавост в производствените техники.
Титановата сплав TC4 се предлага в различни полуготови форми, включително пръти, изковки, листове, дебели плочи, профили и жици. Освен това намира приложение в отливки (наричани ZTC4).
TC4ELI титаниева сплав
TC4ELI е подобрена версия на титанова сплав TC4, отличаваща се с променено съдържание на алуминий и намалени нива на интерстициални елементи като желязо (Fe), азот (N), водород (H) и кислород (O).
Титановата сплав TC4ELI придоби известност като предпочитан материал за медицински хирургически импланти поради изключителната си биосъвместимост, нисък модул на еластичност, лек характер, устойчивост на корозия, нетоксичност, висока граница на провлачване, удължен живот на умора, значителна пластичност при стайна температура и лекота на оформяемост. В областта на медицината листовете от титаниева сплав TC4ELI се използват предимно за приложения като ремонт на череп и фиксиране на кости, където съществуват строги изисквания за здравина, устойчивост на умора и пластичност.
Титановата сплав, включваща титан като основен елемент заедно с други легиращи елементи, показва две изоморфни кристални структури. Под 882 градуса титанът приема структура на плътна шестоъгълна решетка, известна като -титан, докато се трансформира в кубична решетъчна структура, центрирана върху тялото, наречена бета-титан над 882 градуса. Чрез внимателно включване на подходящи легиращи елементи за модифициране на температурата на фазовия преход и състава на компонентите, могат да се получат титанови сплави с различни структури, като се възползват от отличителните характеристики на тези две структури.
Надграждайки основата на сплав TC4, титановата сплав TC4ELI намалява присъствието на интерстициални елементи като въглерод (C), кислород (O) и азот (N), както и примесен елемент желязо (Fe), което води до намаляване на сила. Тази настройка обаче значително подобрява капацитета и здравината на сплавта. TC4ELI показва отлична пластичност, издръжливост, производителност при заваряване и производителност при ниски температури, което го прави широко приложим в ключови области като нискотемпературно инженерство, медицинско лечение, кораби и самолети.
Докато сплавта TC4 е подходяща за използване в обикновени или високотемпературни среди, сплавта TC4ELI е специално проектирана за среди с ултра ниски температури.
Сравними класове с титанова сплав TC4 и титанова сплав TC4ELI включват T-6A-4V/клас 5 (клас за Америка), BT 6 (клас за Русия), IMI 318 (клас за Великобритания) и TiAI6V4 (клас за Германия степен).
В сферата на производството на медицинско оборудване титанът и титановите сплави намират широка употреба при лечение на увреждане на костите и ставите, причинено от травми и тумори. Изкуствените стави, костните пластини и винтовете обикновено се изработват от титан и титанови сплави, които са широко разпространени в клиничната практика. Тези материали се използват в тазобедрените стави (включително бедрените глави), коленните стави, лакътните стави, метакарпофалангеалните стави, интерфалангеалните стави, долните челюсти, изкуствените гръбначни тела (гръбначни ортези), корпуси на пейсмейкъри, изкуствени сърца (сърдечни клапи), изкуствени зъбни импланти, титан -никелова дентална ортодонтия и титаниева мрежа за краниопластика. Високата специфична якост, отличната биосъвместимост и устойчивостта на корозия от телесни течности правят титана и титановите сплави все по-търсени материали.
Ti 6Al-4V ELI е вариант на Ti 6Al-4V сплав, която се отличава с по-тясна структурна междина, което й позволява да постигне максимална издръжливост. Този клас е особено подходящ за приложения в морска вода и нискотемпературни среди. Обикновено Ti 6Al-4V ELI се използва в закалено състояние и е отличен избор за медицински импланти.
Производственият процес включва релаксиращо отгряване, при което сплавта се охлажда с въздух при температури, вариращи от 900 до 1200 градуса по Фаренхайт за продължителност от 1 до 4 часа. За кръгли пръти и изковки се използва процес на двойно отгряване. Първоначално отгряването на разтвора се провежда при температура от 50 до 100 градуса по Фаренхайт над точката на бета преход. Материалът се държи при тази температура минимум 1 час, преди да се охлади на въздух. Впоследствие сплавта се нагрява отново до 1300-1400 градуса по Фаренхайт за поне 1 час и след това се охлажда на въздух. Релаксационно отгряване се препоръчва след заваръчни операции.
