الاسم المشترك الأكثر شهرة على نطاق واسع لسبائك التيتانيوم Ti-6AL-4V هوالصف 5 التيتانيوم(تقصير في كثير من الأحيان إلى "TI Grade 5" في السياقات الصناعية). هذا التعيين ليس تعسفيًا - يتم تعريفه بمعايير المواد العالمية (مثل المعايير الدولية ASTM ، على سبيل المثال ، ASTM B265 لـ Titanium sheet/plate ، ASTM B348 للبارزات التيتانيوم ، و AMS 4928 لـ Aerospace - ti-grade).
Ti - 6al - 4V يكسب حالته كـ "Grade 5" نظرًا لكونه سبيكة التيتانيوم الأكثر تنوعًا واستخدامها على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. تكوينه - 6 ٪ من الألومنيوم (الذي يعزز القوة والاستقرار) و 4 ٪ من الفاناديوم (مما يحسن ليونة ويقلل من هشاشة) - (على سبيل المثال ، مكونات محرك الطائرات ، هياكل هيكل الطائرة) ، الأجهزة الطبية (على سبيل المثال ، غرسات العظام ، الدخات الأسنان) ، السيارات (أجزاء عالية الأداء) ، والهندسة البحرية (المكونات المقاومة للتآكل). على عكس درجات التيتانيوم النقي (على سبيل المثال ، الصف 2) أو السبائك الأخرى ، فإن علامة "الصف 5" من TI-6AL-4V مفهومة عالميًا في سلاسل التصنيع وسلاسل التوريد والتصميم الهندسي للإشارة على وجه التحديد إلى تكوين 6AL-4V.
قوة العائد لـ Ti - 6al-4v ليست قيمة ثابتة-تختلف اختلافًا كبيرًا بناءً على السبائكحالة المعالجة(الذي يحدد بنيتها المجهرية) ، وبدرجة أقل ، شكله (على سبيل المثال ، ورقة ، شريط ، تزوير). تعتبر قوة العائد أمرًا بالغ الأهمية في الهندسة لأنه يمثل الإجهاد الذي تبدأ به المادة في التشوه بشكل دائم (تشوه البلاستيك) ، بدلاً من التشوه القابل للاسترداد فقط. فيما يلي نطاقات قوة العائد النموذجية لحالات المعالجة الأكثر شيوعًا في Ti-6AL-4V ، تتماشى مع معايير الصناعة (على سبيل المثال ، ASTM ، AMS):
الصلب TI-6AL-4V:
يتضمن الصلب تسخين السبائك إلى درجة حرارة أقل من بيتا - transus (عادة 700-800 درجة ، أو 1292-1472 درجة F) تليها التبريد البطيء. هذه العملية تعمل على تخفيف المادة ، وتحسن الليونة ، وتنشئ موحد "ألفا - بيتا" (مزيج من مراحل ألفا وبيتا التيتانيوم).
قوة العائد النموذجية:860 MPA إلى 930 MPa(أي ما يعادل 124،700 رطل إلى 134،900 رطل).
مثال المواصفات القياسية: يتطلب ASTM B265 الحد الأدنى من قوة العائد من 860 MPA لـ TI-6AL-4V Plate.
الحل - المعالجة والمسنين (STA) TI-6AL-4V:
تتضمن عملية STA خطوتين: (1) "معالجة الحلول" - تسخين السبائك فوق بيتا - transus (≈995 درجة ، أو 1823 درجة F) لتحويلها إلى مرحلة بيتا واحدة ، ثم التبريد (التبريد السريع) لمقاومة مرحلة بيتا في درجة حرارة الغرفة ؛ (2) "الشيخوخة" - إعادة تسخين إلى درجة حرارة أقل (480-595 درجة ، أو 896-1103 درجة f) لترسيب جسيمات الطور الأليفة - داخل مصفوفة بيتا. هذا يخلق بنية مجهرية أقوى وأصعب.
قوة العائد النموذجية:1،030 ميجا باسكال إلى 1100 ميجا باسكال(أي ما يعادل 149،400 رطل إلى 159،500 رطل).
مثال المواصفات القياسية: AMS 4928 (Aerospace - ، يفرض الصف STA Ti-6AL-4V) الحد الأدنى من قوة العائد البالغة 1،034 ميجا باسكال (150،000 PSI).
Hot - عملت Ti-6AL-4V:
العمل الساخن (على سبيل المثال ، التزوير ، المتداول في درجات حرارة تزيد عن 600 درجة ، أو 1112 درجة و) يشوه السبائك أثناء وجوده ، وتحسين بنية الحبوب. تقع قوة العائد هنا بين دول الصلب و STA.
قوة العائد النموذجية:900 ميجا باسكال إلى 980 ميجا باسكال(أي ما يعادل 130،500 رطل إلى 142،100 رطل).
من المهم أن نلاحظ أن الاختلافات البسيطة قد تحدث بين الشركات المصنعة بسبب الاختلافات الدقيقة في نقاء المواد الخام ، ومعلمات المعالجة (على سبيل المثال ، وقت الصلب/درجة الحرارة) ، أو طرق الاختبار (على سبيل المثال ، هندسة عينة اختبار الشد لكل ASTM E8).
قوة الشد (التي تسمى أيضًا قوة الشد النهائية ، UTS) هي الحد الأقصى للضغط الذي يمكن أن يتحمله المادة قبل التكسير تحت التوتر. مثل قوة العائد ، تعتمد قوة الشد من Ti-6AL-4V اعتمادًا كبيرًا علىحالة المعالجة(البنية المجهرية) والشكل. فيما يلي نطاقات قوة الشد النموذجية لحالات المعالجة الرئيسية ، بما يتوافق مع معايير الصناعة العالمية:
الصلب TI-6AL-4V:
يعطي Beta Microstructure من الحالة الصلب أولوية للدولة الزراعية ليونة وصباقة على أقصى قوة ، لكنه لا يزال يوفر قوة شد عالية بالنسبة للعديد من المعادن (على سبيل المثال ، سبائك الألومنيوم ، الصلب الكربوني).
قوة الشد النموذجية:930 ميجا باسكال إلى 1000 ميجا باسكال(أي ما يعادل 134،900 PSI إلى 145،000 PSI).
المتطلبات القياسية: تحدد ASTM B265 الحد الأدنى من قوة الشد البالغة 930 ميجا باسكال للصفائح/لوحة Ti-6AL-4V الملبس.
الحل - المعالجة والمسنين (STA) TI-6AL-4V:
تعزز جزيئات ألفا المترسبة في عملية STA مصفوفة بيتا بشكل كبير ، مما يؤدي إلى أعلى قوة شد بين Ti - 6al - 4V-حالات-محددة للتطبيقات عالية التحميل مثل مثبتات الطيران أو الزرع الطبي.
قوة الشد النموذجية:1،100 ميجا باسكال إلى 1،170 ميجا باسكال(أي ما يعادل 159،500 رطل إلى 169،700 رطل).
المتطلبات القياسية: يتطلب AMS 4928 الحد الأدنى من قوة الشد من 1،103 ميجا باسكال (160،000 PSI) لـ STA TI-6AL-4V.
Hot - عملت Ti-6AL-4V:
يعمل العمل الساخن على تحسين حجم الحبوب ويحدد المراحل المجهرية ، مما يؤدي إلى قوة شد أعلى من المواد الصلب ولكن أقل من STA.
قوة الشد النموذجية:980 ميجا باسكال إلى 1050 ميجا باسكال(أي ما يعادل 142،100 رطل إلى 152300 رطل).
