يعتبر الصف الخامس من التيتانيوم (TI-6AL-4V) على نطاق واسع واحدة من سبائك التيتانيوم الأكثر تنوعًا وعالية الأداء ، مما يكسب سمعته باعتباره "العمود الفقري" لمواد التيتانيوم. خصائصها الاستثنائية تجعلها لا غنى عنها في الصناعات الحرجة ، ولهذا السبب يبرز:
نسبة القوة إلى الوزن: إنه يوفر توازنًا رائعًا من القوة العالية والكثافة المنخفضة (4.43 جم/سم). يتمتع الصف الخامس الصلب بقوة شد تتراوح بين 895 و 965 ميجا باسكال ، ويمكن للمعالجة الحرارية أن تعزز هذا إلى حوالي 1100 ميجا باسكال قابلاً للقيادة في العديد من الفولاذ ولكن في حوالي 55 ٪ من الوزن. هذا يجعلها مثالية للتطبيقات الناقدة للوزن مثل إطارات الطائرات ومكونات المحرك وهياكل الفضاء الجوي ، حيث يكون الحد من الكتلة دون التضحية بالمتانة أمرًا بالغ الأهمية.
مقاومة التآكل: مثل سبائك التيتانيوم الأخرى ، تشكل الصف 5 طبقة أكسيد كثيفة الشفاء (Tio₂) عند تعرضها للهواء أو الرطوبة ، وحمايتها من التآكل في البيئات القاسية. إنه يقاوم الهجوم من مياه البحر ، والمواد الكيميائية الصناعية ، وحتى سوائل الجسم ، مما يجعلها مناسبة للأجهزة البحرية ، ومعدات المعالجة الكيميائية ، والزرع الطبي (على سبيل المثال ، بدائل الورك ، تجهيزات الأسنان).
استقرار درجة الحرارة: يحتفظ بالقوة في درجات حرارة مرتفعة (تصل إلى حوالي 400 درجة /752 درجة فهرنهايت) أفضل من التيتانيوم الخالص ، ولكن ليس وكذلك بعض superalloys القائمة على النيكل. هذه الخاصية ذات قيمة في المحركات النفاثة وتوربينات الغاز ، حيث تواجه المكونات حرارة عالية أثناء التشغيل.
التوافق الحيوي: إنه غير سامة وخامل في جسم الإنسان ، مع التحميل الممتاز (القدرة على الارتباط بأنسجة العظام). هذا ، جنبًا إلى جنب مع قوتها ومقاومة التآكل ، يجعلها معيارًا ذهبيًا للزراعة الطبية.
قابلية التشكيل وقابلية اللحام: على الرغم من أن الجهاز أكثر صعوبة من التيتانيوم النقي بسبب قوته ، يمكن تزوير الصف الخامس وتدويره ولحامه بتقنيات مناسبة. تسمح ليونةها بالتشكيل المعقد ، وتوسيع استخدامه في المكونات المخصصة.
مقاومة التعب: إنه يظهر مقاومة قوية للإجهاد الدوري ، وهو أمر بالغ الأهمية للأجزاء المعرضة للتحميل المتكرر ، مثل معدات هبوط الطائرات أو المعدات الرياضية (على سبيل المثال ، إطارات الدراجات).
القيود ضئيلة ولكنها جديرة بالملاحظة: إنها أغلى من التيتانيوم النقي أو الصلب ، وتزيد صلابةها عالية تكاليف الآلات. ومع ذلك ، فإن مزيجها الفريد من العقارات غالباً ما يبرر الاستثمار في التطبيقات التي لا يمكن أن يتعرض فيها الأداء للخطر.
يشار إلى أن التيتانيوم من الدرجة الخامسة يشار إليها بشكل شائع من خلال تكوينه الكيميائي:TI-6AL-4V. يعكس هذا الاسم بشكل مباشر عناصر صناعة السبائك: ما يقرب من 6 ٪ من الألومنيوم (AL) و 4 ٪ الفاناديوم (V) ، مع أن الباقي هو التيتانيوم نقي تجاري.
تشمل الأسماء أو التسميات الأقل شيوعًا للصف الخامس التيتانيوم:
UNS R56400: تعيين من نظام الترقيم الموحد (UNS) ، والذي يكرر معرفات المعادن والسبائك.
ASTM B348 الصف 5: المواصفات بموجب المعايير الدولية ASTM (على سبيل المثال ، لمنتجات الطواحين مثل الحانات أو الأوراق أو المطروق).
ISO 5832-3: التعيين القياسي ISO المقابل (انظر السؤال 3 للحصول على التفاصيل).
في الصناعة ، "Ti-6AL-4V" هو الاسم الأكثر شهرة عالميًا ، ويستخدم في المجالات الطيران والطبية والهندسية لتحديد هذه السبائك.
تم تحديد منجم التيتانيوم 5 (TI-6AL-4V) تحتISO 5832-3.
ISO 5832 هي سلسلة من المعايير الدولية التي تحدد متطلبات سبائك التيتانيوم والتيتانيوم المستخدمة في الأجهزة الطبية (على سبيل المثال ، يزرع ، الأدوات الجراحية). خاصة:
ISO 5832-3: "يزرع للجراحة - سبائك التيتانيوم والتيتانيوم - الجزء 3: سبيكة الفاناديوم من التيتانيوم -6".
يحدد هذا المعيار التركيب الكيميائي ، والخصائص الميكانيكية (قوة الشد ، والاستطالة) ، والمعالجة الحرارية ، وطرق الاختبار لضمان أن تكون سبيكة آمنة وموثوقة للاستخدام الطبي.
بالنسبة للتطبيقات غير الطبية (على سبيل المثال ، Aerospace ، الصناعية) ، يتم تحديد التيتانيوم من الدرجة الخامسة غالبًا بموجب معايير أخرى مثل ASTM B348 (للمنتجات المطاورة) أو AMS 4911 (مواصفات مواد الفضاء الجوي) ، ولكن ISO 5832-3 يظل المعيار الرئيسي ISO ، خاصة في القطاع الطبي.
لا ، الصف الخامس التيتانيوم (Ti-6AL-4V) هوغير مغناطيسية.
التيتانيوم في شكله النقي هو مادة مغناطيسية ، مما يعني أنه ينجذب بشكل ضعيف إلى حقول مغناطيسية قوية ولا يحتفظ بأي خصائص مغناطيسية عند إزالة الحقل. إضافة الألومنيوم (AL) والفاناديوم (V) في الصف 5 لا يغير هذه الخاصية الأساسية:
الألومنيوم غير مغناطيسي.
الفاناديوم هو أيضا مغنطيسي ، مع استجابة ضعيفة فقط للحقول المغناطيسية.
نتيجة لذلك ، لا يعرض التيتانيوم من الدرجة الخامسة أي سلوك مغناطيسي كبير في ظل الظروف الطبيعية. هذه الخاصية غير المغناطيسية ذات قيمة خاصة في التطبيقات مثل:
الأجهزة الطبية (حيث يتطلب التصوير بالرنين المغناطيسي ، التصوير بالرنين المغناطيسي ، مواد غير مغناطيسية لتجنب التداخل).
مكونات الطيران (لمنع التداخل مع أنظمة الملاحة).
الإلكترونيات (لتجنب تعطيل المستشعرات المغناطيسية أو الإشارات).
باختصار ، الصف الخامس التيتانيوم غير مغناطيسية ومناسبة للبيئات التي تكون فيها الخواص المغناطيسية مشكلة.
