1. محتوى الألومنيوم والفاناديوم
عناصر السبائك الرئيسية لسبائك التيتانيوم من الدرجة 5 هي الألومنيوم (Al) كمثبت ألفا والفاناديوم (V) كمثبت بيتا. نطاقات تكوينها المحددة هي:
الألومنيوم (ال): 5.5% – 6.75% وزناً
الفاناديوم (V): 3.5% – 4.5% وزناً
يعمل الألومنيوم على تحسين قوة الشد ومقاومة الزحف ومعامل المرونة، بينما يعزز الفاناديوم الليونة والمتانة وقابلية التشكيل. التيتانيوم هو عنصر التوازن.
2. متطلبات محتوى الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين
تؤثر العناصر الخلالية مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين بقوة على الخواص الميكانيكية، وخاصة الليونة وصلابة الكسر. تم تحديد حدود عليا صارمة:
الأكسجين (O): أقل من أو يساوي 0.20% بالوزن
النيتروجين (N): أقل من أو يساوي 0.05% بالوزن
الهيدروجين (H): أقل من أو يساوي 0.015% بالوزن
يزيد الأكسجين والنيتروجين من القوة والصلابة ولكنهما يقللان من الليونة. يجب التحكم في الهيدروجين بإحكام لمنع تقصف الهيدروجين، مما قد يؤدي إلى تشقق الخدمة.
3. الحد الأقصى لمحتوى الحديد
الحديد هو عنصر شوائب شائع لتثبيت بيتا في سبائك التيتانيوم. لسبائك التيتانيوم القياسية من الدرجة 5:
الحديد (Fe): أقل من أو يساوي 0.40% بالوزن
الحديد الزائد يمكن أن يسبب عدم تجانس البنية المجهرية ويؤثر على اتساق الخواص الميكانيكية.
4. درجات منخفضة الأكسجين/عالية النقاء
نعم، تحتوي سبائك التيتانيوم من الدرجة 5 على درجات منخفضة الأكسجين وعالية النقاء، يشار إليها عادةً باسم الدرجة 5 ELI (الخلالي المنخفض جدًا).
تم تصميم الدرجة 5 ELI للتطبيقات التي تتطلب صلابة عالية للغاية، ومقاومة التعب، والموثوقية، مثل الغرسات الطبية الحيوية ومكونات الفضاء الجوية الهامة. بالمقارنة مع الدرجة الخامسة القياسية، فهي تتمتع بضوابط أكثر صرامة على العناصر الخلالية والشوائب:
الأكسجين (O): أقل من أو يساوي 0.13% (أقل بكثير من المعيار 0.20%)
الحديد (الحديد): أقل من أو يساوي 0.25%
يتم أيضًا التحكم في النيتروجين والهيدروجين لخفض المستويات القصوى
باختصار، حددت الدرجة 5 القياسية (Ti‑6Al‑4V) نطاقات لـ Al وV وO وN وH وFe، بينما توفر الدرجة 5 ELI خيارًا منخفض الأكسجين وعالي النقاء للتطبيقات عالية الأداء والموثوقية العالية.
