TC4 titanlegering, en -type titanlegering, blev med succes udviklet af USA i 1954. Den består af 6 % stabilt grundstof og 4 % stabilt grundstof V. Den nominelle sammensætning af TC4 titanlegering svarer til 7.0 aluminium, med en molybdænækvivalent på 2,9. I sin udglødede tilstand indeholder legeringen 10 %-15 % betafase. Tilsætningen af aluminium forbedrer legeringens styrke ved stuetemperatur og termiske styrkeegenskaber ved at styrke fasen gennem fast opløsning i Ti-Al-V-systemet. På den anden side fungerer V som et af de få legeringselementer, der forbedrer både styrke og plasticitet i titanlegeringer. I modsætning til de fleste legeringselementer har V en gavnlig effekt på plasticiteten af titanlegeringer, da det reducerer c/a-akseforholdet af -state gitteret, fremmer dannelsen af -fase og forhindrer langsigtet legeringsskørhed under brug.
TC4 titanlegering skiller sig ud for sin enestående samlede ydeevne og gunstige procesegenskaber. Denne legering udviser moderat styrke ved stuetemperatur og høj styrke ved forhøjede temperaturer. Det demonstrerer beundringsværdig modstandsdygtighed over for krybning og termisk stabilitet, sammen med høj træthedsmodstand og modstandsdygtighed over for sprækkeudbredelse i havvand. Desuden kan den prale af tilfredsstillende brudsejhed og termisk saltspændingskorrosionsbestandighed. TC4 titanlegering viser også reduceret brintfølsomhed sammenlignet med TC2 og TC1 legeringer. Som følge heraf finder den egnethed til fremstilling af forskellige komponenter, der fungerer inden for et bredt temperaturområde på -196 til 450 grader, især dele designet med princippet om skadestolerancegrænse i tankerne.
Ydermere udviser TC4 titanlegering fremragende duktilitet og superplasticitet, hvilket gør den velegnet til formning ved hjælp af forskellige trykbearbejdningsmetoder. Det egner sig også godt til svejse- og bearbejdningsoperationer og tilbyder alsidighed i fremstillingsteknikker.
TC4 titanlegering fås i forskellige halvfærdige former, herunder stænger, smedegods, plader, tykke plader, profiler og tråde. Derudover finder den anvendelse i støbegods (benævnt ZTC4).
TC4ELI titaniumlegering
TC4ELI er en forbedret version af TC4 titanlegering, kendetegnet ved dets ændrede aluminiumindhold og reducerede niveauer af interstitielle elementer såsom jern (Fe), nitrogen (N), brint (H) og oxygen (O).
TC4ELI titanlegering har vundet fremtræden som et foretrukket materiale til medicinske kirurgiske implantater på grund af dets exceptionelle biokompatibilitet, lave elasticitetsmodul, lette natur, korrosionsbestandighed, ikke-toksicitet, høj flydespænding, forlænget træthedslevetid, betydelig plasticitet ved stuetemperatur og lethed ved formbarhed. På det medicinske område anvendes TC4ELI titanlegeringsplader overvejende til applikationer som kraniereparation og knoglefiksering, hvor der er strenge krav til styrke, træthedslevetid og plasticitet.
Titaniumlegering, omfattende titanium som basiselementet sammen med andre legeringselementer, udviser to isomorfe krystalstrukturer. Under 882 grader adopterer titanium en tætpakket sekskantet gitterstruktur kendt som -titanium, mens det omdannes til en kropscentreret kubisk gitterstruktur kaldet beta-titanium over 882 grader. Ved omhyggeligt at inkorporere passende legeringselementer for at ændre faseovergangstemperaturen og komponentsammensætningen, kan titanlegeringer med forskellige strukturer opnås, idet man udnytter disse to strukturers karakteristiske egenskaber.
Bygger på fundamentet af TC4-legering, reducerer TC4ELI titanlegering tilstedeværelsen af mellemliggende elementer såsom kulstof (C), oxygen (O) og nitrogen (N), såvel som urenhedselementet jern (Fe), hvilket resulterer i en reduktion i styrke. Denne justering forbedrer imidlertid legeringens kapacitet og sejhed betydeligt. TC4ELI udviser fremragende plasticitet, sejhed, svejseydelse og ydeevne ved lav temperatur, hvilket gør den bredt anvendelig på afgørende områder såsom lavtemperaturteknik, medicinske behandlinger, skibe og fly.
Mens TC4-legering er velegnet til brug i almindelige eller høje temperaturmiljøer, er TC4ELI-legering specielt designet til miljøer med ultralav temperatur.
Sammenlignelige kvaliteter med TC4 titanlegering og TC4ELI titanlegering inkluderer T-6A-4V/Grade 5 (amerikansk kvalitet), BT 6 (russisk kvalitet), IMI 318 (britisk kvalitet) og TiAI6V4 (tysk). karakter).
Inden for fremstilling af medicinsk udstyr finder titanium og titanlegeringer udstrakt brug til behandling af knogle- og ledskader forårsaget af traumer og tumorer. Kunstige led, knogleplader og skruer er almindeligvis lavet af titanium og titanlegeringer, som har vundet bred accept i klinisk praksis. Disse materialer anvendes i hofteled (herunder lårbenshoveder), knæled, albueled, metacarpophalangeale led, interphalangeale led, mandibler, kunstige hvirvellegemer (spinalortoser), pacemakerhuse, kunstige hjerter (hjerteklapper), kunstige titaniumimplantater, -Nikkel tandtandregulering og titanium mesh til kranioplastik. Den høje specifikke styrke, fremragende biokompatibilitet og modstandsdygtighed over for korrosion fra kropsvæsker gør titanium og titanlegeringer mere og mere eftertragtede materialer.
Ti 6Al-4V ELI er en variant af Ti 6Al-4V-legering, der har et smallere strukturelt mellemrum, hvilket gør det muligt at opnå maksimal sejhed. Denne kvalitet er særligt velegnet til applikationer i havvand og lavtemperaturmiljøer. Typisk bruges Ti 6Al-4V ELI i udglødet tilstand og er et glimrende valg til medicinske implantater.
Produktionsprocessen involverer afslapningsudglødning, hvor legeringen luftkøles ved temperaturer fra 900 til 1200 grader Fahrenheit i en varighed på 1 til 4 timer. Til rundstænger og smedegods anvendes en dobbelt udglødningsproces. Til at begynde med udføres opløsningsudglødning ved en temperatur på 50 til 100 grader Fahrenheit over beta-overgangspunktet. Materialet holdes ved denne temperatur i minimum 1 time, inden det luftkøles. Efterfølgende genopvarmes legeringen til 1300-1400 grader Fahrenheit i mindst 1 time og luftkøles derefter. Afspændingsudglødning anbefales efter svejseoperationer.
