TC4 legura titanijuma, tip legura titana, uspešno je razvijen u Sjedinjenim Državama 1954. Sastoji se od 6% stabilnog elementa i 4% stabilnog elementa V. Nominalni sastav TC4 legure titana je ekvivalentan 7.0 aluminijum, sa ekvivalentom molibdena 2,9. U žarenom stanju, legura sadrži 10%-15% beta faze. Dodatak aluminijuma povećava čvrstoću na sobnoj temperaturi i svojstva termičke čvrstoće legure jačanjem faze kroz čvrsti rastvor u sistemu Ti-Al-V. S druge strane, V služi kao jedan od rijetkih legirajućih elemenata koji poboljšava i čvrstoću i plastičnost titanijumskih legura. Za razliku od većine legirajućih elemenata, V ima blagotvoran učinak na plastičnost titanijumskih legura jer smanjuje omjer c/a osi u -stanoj rešetki, promovišući formiranje -faze i sprječavajući dugotrajno krtljenje legure tokom upotrebe.
TC4 legura titanijuma ističe se svojim izuzetnim ukupnim performansama i povoljnim karakteristikama procesa. Ova legura pokazuje umjerenu čvrstoću na sobnoj temperaturi i visoku čvrstoću na povišenim temperaturama. Pokazuje zadivljujuću otpornost na puzanje i termičku stabilnost, uz visoku otpornost na zamor i otpornost na širenje pukotina u morskoj vodi. Štaviše, može se pohvaliti zadovoljavajućom žilavošću na lom i otpornošću na koroziju na termički stres. TC4 legura titanijuma takođe pokazuje smanjenu osetljivost na vodonik u poređenju sa legurama TC2 i TC1. Shodno tome, pronalazi prikladnost u proizvodnji različitih komponenti koje rade u širokom temperaturnom rasponu od -196 do 450 stepeni, posebno dijelova dizajniranih s obzirom na princip granice tolerancije oštećenja.
Nadalje, TC4 legura titana pokazuje odličnu duktilnost i superplastičnost, što je čini pogodnom za oblikovanje korištenjem različitih metoda obrade pod pritiskom. Takođe je pogodan za operacije zavarivanja i mašinske obrade, nudeći svestranost u tehnikama izrade.
TC4 legura titana dostupna je u različitim poluproizvodima, uključujući šipke, otkovke, limove, debele ploče, profile i žice. Osim toga, pronalazi primjenu u odljevcima (koji se nazivaju ZTC4).
TC4ELI titanijumska legura
TC4ELI je poboljšana verzija TC4 legure titanijuma, koju odlikuje izmenjeni sadržaj aluminijuma i smanjeni nivoi međuprostornih elemenata kao što su gvožđe (Fe), azot (N), vodonik (H) i kiseonik (O).
TC4ELI legura titana stekla je značaj kao poželjan materijal za medicinske hirurške implantate zbog svoje izuzetne biokompatibilnosti, niskog modula elastičnosti, lagane prirode, otpornosti na koroziju, netoksičnosti, visoke čvrstoće tečenja, produženog veka trajanja, značajne plastičnosti na sobnoj temperaturi i lakoće formabilnost. U oblasti medicine, TC4ELI limovi od legure titanijuma se uglavnom koriste za aplikacije kao što su popravka lobanje i fiksacija kostiju, gde postoje strogi zahtevi za čvrstoću, izdržljivost i plastičnost.
Titanijumska legura, koja se sastoji od titanijuma kao osnovnog elementa zajedno sa drugim legirajućim elementima, pokazuje dve izomorfne kristalne strukture. Ispod 882 stepena, titanijum usvaja zbijenu heksagonalnu rešetkastu strukturu poznatu kao -titanijum, dok se iznad 882 stepena transformiše u telo centriranu kubičnu rešetkastu strukturu zvanu beta-titanijum. Pažljivim ugradnjom odgovarajućih legirajućih elemenata radi modifikacije temperature faznog prijelaza i sastava komponenti, mogu se dobiti legure titana s različitim strukturama, kapitalizirajući karakteristične karakteristike ove dvije strukture.
Izgrađena na temelju legure TC4, legura titana TC4ELI smanjuje prisustvo međuprostornih elemenata kao što su ugljik (C), kisik (O) i dušik (N), kao i nečistoće željeza (Fe), što rezultira smanjenjem snagu. Međutim, ovo podešavanje značajno povećava kapacitet i žilavost legure. TC4ELI pokazuje odličnu plastičnost, žilavost, performanse zavarivanja i performanse na niskim temperaturama, što ga čini široko primenljivim u ključnim poljima kao što su niskotemperaturno inženjerstvo, medicinski tretmani, brodovi i avioni.
Dok je TC4 legura pogodna za upotrebu u običnim ili visokotemperaturnim okruženjima, TC4ELI legura je posebno dizajnirana za okruženja sa ultra niskim temperaturama.
Uporedivi razredi sa TC4 legurom titana i TC4ELI legurom titanijuma uključuju T-6A-4V/Grade 5 (američka klasa), BT 6 (ruska klasa), IMI 318 (britanska klasa) i TiAI6V4 (njemački) razred).
U području proizvodnje medicinske opreme, titan i legure titana nalaze široku upotrebu u rješavanju oštećenja kostiju i zglobova uzrokovanih traumom i tumorima. Umjetni zglobovi, koštane ploče i šrafovi se obično izrađuju od titanijuma i legura titanijuma, koji su široko prihvaćeni u kliničkoj praksi. Ovi materijali se koriste u zglobovima kuka (uključujući glave bedrene kosti), zglobovima koljena, zglobovima laktova, metakarpofalangealnim zglobovima, interfalangealnim zglobovima, mandibulama, vještačkim tijelima pršljenova (ortoze za kičmu), kućištima pejsmejkera, umjetnim srcima (srčani zalisci), umjetnim implantatima, titanentalnim implantatima -nikl stomatološka ortodoncija i titanijumska mrežica za kranioplastiku. Visoka specifična čvrstoća, odlična biokompatibilnost i otpornost na koroziju telesnim tečnostima čine titanijum i legure titanijuma sve traženijim materijalima.
Ti 6Al-4V ELI je varijanta legure Ti 6Al-4V koja ima uži strukturni zazor, što joj omogućava postizanje maksimalne žilavosti. Ova vrsta je posebno pogodna za primjenu u morskoj vodi i okruženjima niskih temperatura. Tipično, Ti 6Al-4V ELI se koristi u žarenom stanju i odličan je izbor za medicinske implantate.
Proizvodni proces uključuje relaksaciono žarenje, gdje se legura hladi zrakom na temperaturama u rasponu od 900 do 1200 stepeni Farenhajta u trajanju od 1 do 4 sata. Za okrugle šipke i otkovke koristi se proces dvostrukog žarenja. U početku se žarenje otopinom provodi na temperaturi od 50 do 100 stepeni Farenhajta iznad beta prelazne tačke. Materijal se drži na ovoj temperaturi najmanje 1 sat prije nego što se ohladi na zraku. Nakon toga, legura se ponovo zagrijava na 1300-1400 stepeni Farenhajta najmanje 1 sat, a zatim se hladi zrakom. Nakon zavarivanja preporučuje se relaksaciono žarenje.
