TC4 titāna sakausējumu, cita veida titāna sakausējumu, ASV veiksmīgi izstrādāja 1954. gadā. Tas satur 6% stabila elementa un 4% stabila elementa V. TC4 titāna sakausējuma nominālais sastāvs ir līdzvērtīgs 7.0 alumīnija, ar molibdēna ekvivalentu 2,9. Atkausētā stāvoklī sakausējums satur 10%-15% beta fāzes. Alumīnija pievienošana uzlabo sakausējuma izturību istabas temperatūrā un termiskās izturības īpašības, stiprinot fāzi caur cieto šķīdumu Ti-Al-V sistēmā. No otras puses, V kalpo kā viens no nedaudzajiem sakausējuma elementiem, kas uzlabo gan izturību, gan plastiskumu titāna sakausējumos. Atšķirībā no vairuma sakausējuma elementu, V labvēlīgi ietekmē titāna sakausējumu plastiskumu, jo tas samazina c/a-ass attiecību -stāvokļa režģī, veicinot -fāzes veidošanos un novēršot ilgstošu sakausējuma trauslumu lietošanas laikā.
TC4 titāna sakausējums izceļas ar izcilu kopējo veiktspēju un labvēlīgām procesa īpašībām. Šim sakausējumam ir mērena stiprība istabas temperatūrā un augsta izturība paaugstinātā temperatūrā. Tas demonstrē apbrīnojamu izturību pret šļūdei un termisko stabilitāti, kā arī augstu izturību pret nogurumu un izturību pret plaisu izplatīšanos jūras ūdenī. Turklāt tas lepojas ar apmierinošu izturību pret lūzumiem un termisko sāls sprieguma izturību pret koroziju. TC4 titāna sakausējums arī demonstrē samazinātu ūdeņraža jutību salīdzinājumā ar TC2 un TC1 sakausējumiem. Līdz ar to tas ir piemērots dažādu komponentu ražošanai, kas darbojas plašā temperatūras diapazonā no -196 līdz 450 grādiem, jo īpaši detaļu, kas izstrādātas, ņemot vērā bojājumu tolerances ierobežojumu.
Turklāt TC4 titāna sakausējumam ir lieliska elastība un superplastiskums, kas padara to piemērotu formēšanai, izmantojot dažādas spiediena apstrādes metodes. Tas ir piemērots arī metināšanas un apstrādes darbībām, piedāvājot daudzpusību ražošanas tehnikās.
TC4 titāna sakausējums ir pieejams dažādās pusfabrikātu formās, ieskaitot stieņus, kalumus, loksnes, biezas plāksnes, profilus un stieples. Turklāt to var izmantot lējumos (saukts par ZTC4).
TC4ELI titāna sakausējums
TC4ELI ir uzlabota TC4 titāna sakausējuma versija, kas izceļas ar mainīto alumīnija saturu un samazinātu intersticiālu elementu, piemēram, dzelzs (Fe), slāpekļa (N), ūdeņraža (H) un skābekļa (O), līmeni.
TC4ELI titāna sakausējums ir ieguvis ievērojamu vietu kā vēlamais materiāls medicīniskiem ķirurģiskiem implantiem, pateicoties tā izcilajai bioloģiskajai saderībai, zemam elastības modulim, vieglam raksturam, izturībai pret koroziju, netoksiskumam, augstai tecēšanas izturībai, pagarinātam noguruma kalpošanas laikam, ievērojamai plastiskumam istabas temperatūrā un vieglai lietošanai. formējamība. Medicīnas jomā TC4ELI titāna sakausējuma loksnes galvenokārt tiek izmantotas tādām vajadzībām kā galvaskausa labošana un kaulu fiksācija, kur pastāv stingras prasības attiecībā uz izturību, noguruma kalpošanas laiku un plastiskumu.
Titāna sakausējumam, kas satur titānu kā pamata elementu kopā ar citiem sakausējuma elementiem, ir divas izomorfas kristāla struktūras. Zem 882 grādiem titānam ir cieši iesaiņota sešstūra režģa struktūra, kas pazīstama kā -titāns, savukārt virs 882 grādiem tas pārvēršas uz ķermeni vērstā kubiskā režģa struktūrā, ko sauc par beta-titānu. Rūpīgi iekļaujot atbilstošus sakausējuma elementus, lai mainītu fāzes pārejas temperatūru un komponentu sastāvu, var iegūt titāna sakausējumus ar dažādām struktūrām, izmantojot šo divu struktūru atšķirīgās īpašības.
Pamatojoties uz TC4 sakausējuma pamata, TC4ELI titāna sakausējums samazina intersticiālu elementu, piemēram, oglekļa (C), skābekļa (O) un slāpekļa (N), kā arī piemaisījumu elementa dzelzs (Fe) klātbūtni, kā rezultātā samazinās spēks. Tomēr šī korekcija ievērojami uzlabo sakausējuma ietilpību un izturību. TC4ELI piemīt izcila plastiskums, stingrība, metināšanas veiktspēja un veiktspēja zemā temperatūrā, padarot to plaši pielietojamu tādās svarīgās jomās kā zemas temperatūras inženierija, medicīniskā aprūpe, kuģi un lidaparāti.
Lai gan TC4 sakausējums ir piemērots lietošanai parastā vai augstas temperatūras vidē, TC4ELI sakausējums ir īpaši izstrādāts īpaši zemas temperatūras vidēm.
Salīdzināmās kategorijas ar titāna sakausējumu TC4 un titāna sakausējumu TC4ELI ietver T-6A-4V/Grade 5 (amerikāņu marka), BT 6 (Krievijas marka), IMI 318 (britu marka) un TiAI6V4 (vācu) pakāpe).
Medicīnas iekārtu ražošanas jomā titānu un titāna sakausējumus plaši izmanto traumu un audzēju izraisītu kaulu un locītavu bojājumu novēršanai. Mākslīgie savienojumi, kaulu plāksnes un skrūves parasti tiek izgatavotas no titāna un titāna sakausējumiem, kas ir guvuši plašu atzinību klīniskajā praksē. Šos materiālus izmanto gūžas locītavās (tostarp augšstilba galvās), ceļu locītavās, elkoņu locītavās, metakarpofalangeālās locītavās, starpfalangu locītavās, apakšžokļos, mākslīgos mugurkaula ķermeņos (mugurkaula ortozēs), elektrokardiostimulatora korpusos, mākslīgajās sirdīs (sirds vārstuļos), mākslīgajos zobu implantos, titānā -niķeļa zobu ortodontija un titāna siets kranioplastikai. Augstā īpatnējā izturība, lieliskā bioloģiskā saderība un izturība pret ķermeņa šķidrumu koroziju padara titānu un titāna sakausējumus par arvien pieprasītākiem materiāliem.
Ti 6Al-4V ELI ir Ti 6Al-4V sakausējuma variants, kam ir šaurāka strukturālā sprauga, kas ļauj sasniegt maksimālu izturību. Šī klase ir īpaši piemērota izmantošanai jūras ūdenī un zemas temperatūras vidē. Parasti Ti 6Al-4V ELI izmanto atkausētā stāvoklī, un tā ir lieliska izvēle medicīniskiem implantiem.
Ražošanas process ietver relaksācijas atkausēšanu, kurā sakausējums tiek atdzesēts ar gaisu temperatūrā no 900 līdz 1200 grādiem pēc Fārenheita 1 līdz 4 stundas. Apaļstieņiem un kalumiem izmanto dubulto atkausēšanas procesu. Sākotnēji šķīduma atkausēšana tiek veikta temperatūrā no 50 līdz 100 grādiem pēc Fārenheita virs beta pārejas punkta. Materiāls tiek turēts šajā temperatūrā vismaz 1 stundu pirms gaisa dzesēšanas. Pēc tam sakausējumu uzsilda līdz 1300-1400 grādiem pēc Fārenheita vismaz 1 stundu un pēc tam atdzesē ar gaisu. Pēc metināšanas ir ieteicama relaksācijas rūdīšana.
