TC4 titanlegering, en -type titanlegering, ble utviklet av USA i 1954. Den består av 6 % stabilt element og 4 % stabilt element V. Den nominelle sammensetningen av TC4 titanlegering tilsvarer 7.0 aluminium, med en molybdenekvivalent på 2,9. I sin glødede tilstand inneholder legeringen 10 %-15 % betafase. Tilsetningen av aluminium forbedrer styrken ved romtemperatur og termiske styrkeegenskapene til legeringen ved å styrke fasen gjennom fast løsning i Ti-Al-V-systemet. På den annen side fungerer V som et av få legeringselementer som forbedrer både styrke og plastisitet i titanlegeringer. I motsetning til de fleste legeringselementer, har V en gunstig effekt på plastisiteten til titanlegeringer da det reduserer c/a-akseforholdet til -state gitteret, fremmer dannelsen av -fase og forhindrer langvarig sprøhet av legering under bruk.
TC4 titanlegering skiller seg ut for sin eksepsjonelle generelle ytelse og gunstige prosessegenskaper. Denne legeringen viser moderat styrke ved romtemperatur og høy styrke ved høye temperaturer. Den demonstrerer beundringsverdig motstand mot kryp og termisk stabilitet, sammen med høy tretthetsmotstand og sprekkforplantningsmotstand i sjøvann. Dessuten har den tilfredsstillende bruddseighet og termisk saltspenningsbestandighet. TC4 titanlegering viser også redusert hydrogenfølsomhet sammenlignet med TC2 og TC1 legeringer. Følgelig finner den egnethet til å produsere ulike komponenter som opererer innenfor et bredt temperaturområde på -196 til 450 grader, spesielt deler som er designet med prinsippet om skadetoleransegrense i tankene.
Videre viser TC4 titanlegering utmerket duktilitet og superplastisitet, noe som gjør den egnet for forming ved hjelp av ulike trykkbehandlingsmetoder. Den egner seg også godt til sveise- og maskineringsoperasjoner, og tilbyr allsidighet i fabrikasjonsteknikker.
TC4 titanlegering er tilgjengelig i forskjellige halvferdige former, inkludert stenger, smiing, plater, tykke plater, profiler og ledninger. I tillegg finner den anvendelse i støpegods (referert til som ZTC4).
TC4ELI titanlegering
TC4ELI er en forbedret versjon av TC4 titanlegering, kjennetegnet ved sitt endrede aluminiuminnhold og reduserte nivåer av interstitielle elementer som jern (Fe), nitrogen (N), hydrogen (H) og oksygen (O).
TC4ELI titanlegering har fått fremtredende plass som et foretrukket materiale for medisinske kirurgiske implantater på grunn av sin eksepsjonelle biokompatibilitet, lave elastisitetsmodul, lette natur, korrosjonsbestandighet, ikke-toksisitet, høy flytestyrke, forlenget utmattelseslevetid, betydelig plastisitet ved romtemperatur og enkel formbarhet. Innen det medisinske feltet brukes TC4ELI titanlegeringsplater hovedsakelig for applikasjoner som hodeskallereparasjon og beinfiksering, der det er strenge krav til styrke, utmattelseslevetid og plastisitet.
Titanlegering, som omfatter titan som basiselement sammen med andre legeringselementer, viser to isomorfe krystallstrukturer. Under 882 grader adopterer titan en tettpakket sekskantet gitterstruktur kjent som -titan, mens det forvandles til en kroppssentrert kubisk gitterstruktur kalt beta-titan over 882 grader. Ved å nøye innlemme passende legeringselementer for å modifisere faseovergangstemperaturen og komponentsammensetningen, kan titanlegeringer med forskjellige strukturer oppnås, og utnytte de særegne egenskapene til disse to strukturene.
Bygger på grunnlaget for TC4-legering, reduserer TC4ELI titanlegering tilstedeværelsen av interstitielle elementer som karbon (C), oksygen (O) og nitrogen (N), samt urenheter jern (Fe), noe som resulterer i en reduksjon i styrke. Denne justeringen øker imidlertid kapasiteten og seigheten til legeringen betydelig. TC4ELI viser utmerket plastisitet, seighet, sveiseytelse og lavtemperaturytelse, noe som gjør den allment anvendelig på viktige områder som lavtemperaturteknikk, medisinske behandlinger, skip og fly.
Mens TC4-legering er egnet for bruk i vanlige eller høytemperaturmiljøer, er TC4ELI-legering spesielt utviklet for miljøer med ultralav temperatur.
Sammenlignbare kvaliteter med TC4 titanlegering og TC4ELI titanlegering inkluderer T-6A-4V/grad 5 (amerikansk klasse), BT 6 (russisk klasse), IMI 318 (britisk klasse) og TiAI6V4 (tysk). karakter).
Innenfor produksjon av medisinsk utstyr finner titan og titanlegeringer utstrakt bruk for å behandle bein- og leddskader forårsaket av traumer og svulster. Kunstige ledd, beinplater og skruer er vanligvis laget av titan og titanlegeringer, som har fått bred aksept i klinisk praksis. Disse materialene brukes i hofteledd (inkludert lårbenshoder), kneledd, albueledd, metakarpofalangeale ledd, interfalangeale ledd, mandibler, kunstige vertebrale legemer (spinalortoser), pacemakerhus, kunstige hjerter (hjerteklaffer), kunstige titanimplantater, -Nikkel tannkjeveortopedi, og titannett for kranioplastikk. Den høye spesifikke styrken, den utmerkede biokompatibiliteten og motstanden mot korrosjon fra kroppsvæsker gjør titan og titanlegeringer stadig mer ettertraktede materialer.
Ti 6Al-4V ELI er en variant av Ti 6Al-4V-legering som har et smalere strukturelt gap, noe som gjør at den kan oppnå maksimal seighet. Denne karakteren er spesielt godt egnet for bruk i sjøvann og miljøer med lav temperatur. Vanligvis brukes Ti 6Al-4V ELI i glødet tilstand og er et utmerket valg for medisinske implantater.
Produksjonsprosessen involverer avspenningsgløding, hvor legeringen luftkjøles ved temperaturer fra 900 til 1200 grader Fahrenheit i en varighet på 1 til 4 timer. For rundstaver og smiing benyttes en dobbel glødeprosess. Til å begynne med utføres løsningsgløding ved en temperatur på 50 til 100 grader Fahrenheit over beta-overgangspunktet. Materialet holdes ved denne temperaturen i minimum 1 time før det luftkjøles. Deretter varmes legeringen opp til 1300-1400 grader Fahrenheit i minst 1 time og luftkjøles deretter. Avspenningsgløding anbefales etter sveiseoperasjoner.
