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Ti-6Al-4V 钛合金(TC4)的性能

  2021-01-04 阅读:70

       ★  想知道更多关于钛的奇妙金属吗?这种金属用来制造同样惊人的钛合金Ti-6Al-4V?

       ★  让我们探索Ti-6Al-4V的独特特性及其多功能应用。

       ★  尽管它有一些缺点,但它仍然是钛合金的王者!

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您是否在寻找比某些钢强度更高,但重量却轻了将近45%.....强度是铝的两倍,但重量却是铝的60%左右的金属.....

那么钛适合您!钛是一种有光泽的银色金属,强度极高,而且非常轻。与其他金属相比,它具有很高的耐腐蚀性(甚至在海水和氯气中),并且相对于密度而言它具有最高的强度。

你知道吗?钛(Titanium)最初是在1791年在英国发现的,并以希腊神话中的泰坦(Titans)命名的金属。

钛通常与铁,铝,钼和钒结合形成合金。这些合金坚固耐用,重量轻,高度耐腐蚀并可以承受极高的温度。最常用的钛合金是Ti-6Al-4V。有人将其称为钛合金行业的凯迪拉克,而有人将其称为主力合金。

之所以被称为Ti6Al4V,Ti-6Al-4V或Ti 6-4(也称为5级钛合金),是因为它是由6%的铝(Al)和4%的钒(V)以及约0.25%的铁和0.2制成的%氧气,其余为钛(Ti)。它也被称为α-β合金(因为它含有作为α稳定剂的铝和作为β稳定剂的钒)并且可以进行热处理。

尽管具有诱人的性能,但钛的高成本限制了的运用,目前钛合金主要在军事应用,航天器,飞机以及昂贵的跑车,电子产品和体育设备中使用。

Ti-6Al-4V的成分表


元素ALVFeOSiCNH其他Ti
成分5.5-6.83.5-4.50.30.20.150.10.010.010.5余量




Ti-6Al-4V的性能与应用

 让我们研究一下钛合金有哪些材料性能使这种合金对许多行业如此有吸引力:  

高耐腐蚀性

Ti 6-4合金具有极高的耐腐蚀性,这主要是因为在暴露于氧气时会自发形成连续且一致的氧化物层。此属性有助于抵御海水的苛刻腐蚀,使其成为水下和海洋应用(如潜艇,海上石油和天然气操作设备以及化学工业中的应用)的理想选择

高拉伸强度和轻质/低密度

长期以来,军事和航空航天工业一直受益于Ti-6Al-4V的这些特性。它用于飞机,液压系统,发动机组件,直升机旋翼桨叶,火箭和航天器的结构部件。它的高强度/重量比在赛车中特别有用,并用于包括齿轮箱在内的多个组件中。军方将其用于制造导弹和火炮。

这种合金的高强度也意味着它可以用于牙齿植入——钛螺钉可以融合到颌骨上,代替变形或缺失的牙齿,看起来很自然,而且可以使用一辈子。

可热处理,易焊接性和可加工性

Ti-6Al-4V能够承受极高的温度(高达750°F,约合398℃),并且易于焊接和制造,这使得它对于汽车行业、各种发动机部件、齿轮箱等特别具有吸引力。

优异的生物相容性

Ti-6Al-4V的惊人性能之一是它的生物相容性——它不与体液、周围组织或骨骼发生反应,并有助于骨整合,因此它已成为医学领域的神奇合金。由合金制成的多孔结构允许血管形成和组织粘附到植入物上,从而加速接受过髋关节置换和膝关节置换手术的患者的康复。这种合金也用于假肢、骨板和骨棒。

无磁性

Ti-6Al-4V是无磁性的,这意味着体内植入这种芯片的人可以安全地接受x光、核磁共振和其他扫描。Ti-6Al-4V用于医疗器械和外科器械,如针、镊子、镊子、夹子、剪刀、钻头等。

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Ti-6Al-4V的缺点

这是一个真正神奇的合金,但有万物有优必有劣,Ti-6Al-4V钛合金也有一些缺点:
①剪切强度差

Ti-6Al-4V具有较差的剪切强度和表面磨损性能,在与滑动部件接触时容易打滑或卡死。为了克服这一点,采用了氧化和氮化处理。

对强酸的耐腐蚀性差

虽然Ti-6Al-4V合金一般耐腐蚀,但不适合与强酸如盐酸或硫酸一起使用,因为它们会在接触时破坏合金上的保护性氧化层。


总结
Ti-6Al-4V已被证明是一种神奇的材料,在各行各业都有广泛的应用——它在我们日常生活中的使用量是巨大的,而且只会随着技术的进步和对其性能新用途的发现而继续增长。


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