A 4. fokozatú titán aa legerősebb kereskedelmi szempontból tiszta (CP) titán(jobb, mint az 1., 2. és 3. évfolyam), a mechanikai szilárdsággal az alkalmazásokhoz igazítva, amelyek megkövetelik a tartósság és a megfogalmazhatóság egyensúlyát. A legfontosabb szilárdsági mutatók (ASTM szabványok, jellemzően a lágyított állapotra) a következők:
Szakítószilárdság: 550–700 MPa (megapascals) vagy 80 000–101 500 psi (font / négyzet hüvelyk). Ez azt jelenti, hogy a törés előtt képes ellenállni a jelentős húzóerőnek.
Hozamszilárdság: 480–620 MPa (70 000–90 000 psi). A hozamszilárdság arra a stresszre utal, amelyen az anyag véglegesen elkezdi deformálni - A szerkezeti vagy terhelés szempontjából kritikus a - csapágyhasználathoz.
Meghosszabbítás: 10–18%. Noha az alacsonyabb CP -titán -osztályoknál erősebb, továbbra is megőrzi a mérsékelt rugalmasságot (a törés előtti képesség képessége), így alkalmassá teszi a hajlításhoz, a hegesztéshez és a megmunkáláshoz.
Erőssége elsősorban a kontrollált oxigéntartalomból származik (akár ~ 0,40%, ASTM B265 -ig), mivel az oxigén a tiszta titán erősítőjeként működik, anélkül, hogy veszélyeztetné annak alapvető előnyeit (korrózióállóság, könnyűsúly).
Nem, a 4. fokozatú titán nem golyóálló- Legalább nem a legtöbb alkalmazáshoz használt tipikus vastagságban (pl. Orvosi implantátumok, ipari alkatrészek vagy fogyasztási cikkek).
A golyó ellenállás két kulcsfontosságú tényezőtől függ: az anyag szilárdságaésA vastagság, valamint a golyó típusa (pl. Kézifegyver vs. puska körök, páncél - piercing vs. standard). A 4. fokozatú titán, bár a tiszta fém esetében erős, hiányzik a szélsőséges szilárdság és az energiaelnyelés, amely a magas - sebességű lövedékek leállításához szükséges. Például:
Egy standard 9 mm -es kézifegyver golyó könnyen behatolhat a vékony 4 fokozatú titánlemezekre (pl. 1–2 mm vastag).
Még a vastagabb 4. fokozatú titán (pl. 5–10 mm) nem állíthatja le a puska körét, amelyek sokkal kinetikus energiát hordoznak.
A valódi "golyóálló" anyagok (gyakran "ballisztikus - rezisztens") jellemzően speciális ötvözetek (pl. Magas - szilárdsági acél, titánötvözetek, mint például a Ti-6AL-4V ELI vastag lemezekben) vagy kompozit anyagok (pl. Titán, ceramikával kombinálva), nem pedig a kereskedelemben a 4 Titanium.
A "legerősebb" kifejezés a kontextus - függő, denagy szilárdság (különösen szélsőséges hőmérsékleten), szívósság, éssokoldalúság- olyan tulajdonságok, amelyek meghatározzák a mérnöki alkalmazások "hatalmát" -TI-6AL-4V (5. fokozat) Titanium ötvözetszéles körben tekintik a legmegfelelőbb és legszélesebb körben használt "magas - teljesítmény" titánötvözetnek.
A "hatalom" legfontosabb okai:
Kivételes szilárdság - - - súlyarány: Szakítószilárdsága ~ 900–1,100 MPa (130 000–160 000 psi) a hőében - kezelt állapot - jóval magasabb, mint a kereskedelemben tiszta titán -, miközben 40% -kal könnyebb marad, mint acél.
Hőmérsékleti ellenállás: Megtartja az erőt ~ 400 fokig (750 F) hőmérsékleten, így alkalmas magas - hőkörnyezetre (pl. Repülőgép -motorok, gázturbinák).
Kiegyensúlyozott keménység és korrózióállóság: Ellentétben néhány ultra - erős ötvözetekkel, amelyek törékenyek, a Ti-6AL-4V fenntartja a jó rugalmasságot és ellenáll a korróziónak a durva környezetben (pl. Sósvíz, vegyi anyagok).
A "szélsőséges erő" niche -igényekhez (pl. Reprame vagy katonai alkalmazások, amelyek ultra - nagy tartósságúak), a speciális variánsok, mint példáulTI-10V-2FE-3AL(béta -titánötvözet, amely szakítószilárdságú, akár ~ 1200 MPa -ig) vagyTi-5AL-2SN-2ZR-4MO-4CR(kriogén vagy magas - stresszkomponensekhez használják) kiemelkedhetnek meghatározott forgatókönyvekben. A Ti-6AL-4V azonban továbbra is a "Workhorse" ötvözet marad, a teljesítmény, a rendelkezésre állás és a költségek verhetetlen egyenlege miatt.
A 4. fokozatú titán a nagy szilárdságú (tiszta titánhoz), a korrózióállóság, a biokompatibilitás és a megfogalmazhatóság egyedi kombinációja ideálissá teszi a több iparágban alkalmazott alkalmazásokhoz. A kulcshasználatok a következőket tartalmazzák:
Orvosi és fogászati: Ortopédiai implantátumok (pl. Hip -szár, térdkomponensek), fogászati ütközések és sebészeti műszerek. Biokompatibilitása (nem - toxikus, nem - reakcióképes az emberi szövetekkel) és az erősség miatt hosszú - kifejezés implantációja.
Űrrepülés és repülés: Nem - szerkezeti alkatrészek (pl. Hidraulikus vonalak, üzemanyagrendszer-alkatrészek, rögzítőelemek), ahol a könnyű és korrózióállóság kritikus, és a mérsékelt szilárdság elegendő (nem használják magas - stresszszerkezeti alkatrészekre, amelyek olyan erősebb ötvözetekre támaszkodnak, mint a Ti-6AL-4V).
Vegyi és ipari: A korrozív folyadékok (pl. Szelepek, szivattyúk, hőcserélő csövek) kezelésére szolgáló berendezések olyan iparágakban, mint a petrolkémiai anyagok, a gyógyszerek és a sótalanítás - A savakkal, lúgokkal és a sósvíz elleni ellenállása sok acékot felülmúlja.
Fogyasztási cikkek: Magas - end ékszerek (pl. Gyűrűk, karkötők), órák és sporteszközök (pl. Kerékpárkeretek, golfklub fejek). Tartósságot kínál az acél súlya vagy a titánötvözetek költsége nélkül.
Tengeri: Tengeri hardver (pl. Rögzítők, hajótestek) hajókhoz és tengeri szerkezetekhez, mivel jobban ellenáll a sós vízkorróziónak, mint a rozsdamentes acél.
Nem, a 4. fokozatú titán nem tartalmaz nikkelt- Ez egy olyan típusú kereskedelemben tiszta (CP) titán, amelynek összetétele szinte teljes egészében titán (nagyobb vagy 99,0%-nál nagyobb), csak nyomkövetési mennyiségű ellenőrzött szennyeződések (nem szándékos ötvözet, például nikkel).
Ipari szabványok szerint (pl. ASTM B265 titánlapokhoz, ASTM F67 orvosi titánhoz) a 4. fokozatú titán megengedett szennyeződései kis mennyiségre korlátozódnak:
Vas (max ~ 0,50%)
Oxigén (max ~ 0,40%)
Szén (max ~ 0,08%)
Nitrogén (max ~ 0,05%)
Hidrogén (max ~ 0,015%)
A nikkel nem szerepel ezekben a specifikációkban, és a gyártás során sem adják hozzá. Ez kritikus jelentőségű az olyan alkalmazásokhoz, mint az orvosi implantátumok, mivel a nikkel egyes egyéneknél allergiás reakciókat okozhat.
