1. ما هو المعالجة الحرارية Ti-6AL-4V؟
الصلب: هذا هو المعالجة الحرارية الأكثر استخدامًا لـ Ti-6AL-4V. إنه ينطوي على تسخين السبائك إلى درجة حرارة بين 700 درجة و 800 درجة (أقل من درجة حرارة ترانسوس بيتا ، والتي تبلغ حوالي 995 درجة لـ Ti-6AL-4V) والاحتفاظ بها لفترة محددة (عادة 1-4 ساعات) لتخفيف الضغوط الداخلية وإنتاج بنية مجهرية موحدة. يتبع التبريد البطيء (على سبيل المثال ، تبريد الفرن) ، مما يؤدي إلى ليونة جيدة ومتانة ، مما يجعل السبائك أسهل في الجهاز أو الشكل.
بيتا الصلب: يتم تسخين السبائك فوق درجة حرارة Beta Transus (حوالي 1000-1050 درجة) وتمسكها لتحويل البنية المجهرية بالكامل إلى مرحلة بيتا. يشكل التبريد اللاحق (غالبًا ما يكون تبريد الهواء أو تبريد الماء) هيكلًا خشنًا ألفا بيتا ، مما يعزز مقاومة الزحف وقوة درجات الحرارة العالية ولكن قد يقلل من ليونة.
علاج الحل والشيخوخة (STA): تتضمن هذه العملية تسخين السبائك إلى درجة حرارة أسفل Beta Transus مباشرة (على سبيل المثال ، 925-950 درجة) لإذابة عناصر صناعة السبائك في مرحلة بيتا ، تليها التبريد السريع (عادة في الماء) لتشكيل المذابح وتشكيل بنية martensitic. ثم يتم سن السبائك عند درجة حرارة منخفضة (450-550 درجة) لترسيب جزيئات ألفا الدقيقة داخل مصفوفة بيتا ، مما يزيد بشكل كبير من قوة الشد (ما يصل إلى 1100 ميجا باسكال) على حساب بعض اللياقة.
2. أي درجة التيتانيوم هي Ti-6AL-4V؟
الصفوف 1-4 هي التيتانيوم نقي تجاري (CP) ، مع محتويات الأكسجين المختلفة التي تؤثر على القوة والليونة.
الصفوف 5 وما فوقها هي التيتانيوم ذو ألعاب ، حيث يشير الصف 5 على وجه التحديد إلى تكوين Ti-6AL-4V.
3. ما هي الخواص الميكانيكية لـ Ti-6AL-4V؟
قوة الشد: 895-930 ميجا باسكال (megapascals). يمكن زيادة ذلك إلى 1100-1200 ميجا باسكال مع علاج الحلول والشيخوخة (STA).
قوة العائد: 825 - 860 mpa (الصلب) ؛ 1000-1100 ميجا باسكال (STA).
استطالة (ليونة): 10-15 ٪ (الصلب) ؛ 5-8 ٪ (STA). هذا يقيس قدرة المادة على التمدد قبل الانهيار.
معامل المرونة: ~ 110 GPA (gigapascals) ، وهو أقل من الصلب (~ 200 GPA) ولكن أقرب إلى العظم البشري (حوالي 10-30 GPA) ، مما يجعله مثاليًا للزرع الطبي لتقليل التدريع الإجهاد.
صلابة: ~ 30 HRC (Rockwell C) في الدولة الصلب ؛ يزيد إلى ~ 38-40 HRC بعد STA.
كثافة: 4.43 جم/سم مكعب ، أقل بكثير من الصلب (7.87 جم/سم) وأعلى قليلاً من الألومنيوم (2.7 جم/سم) ، مما يساهم في نسبة القوة إلى الوزن عالية.
قوة التعب: ~ 400-500 ميجا باسكال (لدورات 10⁷) ، حاسمة للمكونات المعرضة للتحميل المتكرر (على سبيل المثال ، أجنحة الطائرات ، شفرات التوربينات).
نقطة الانصهار: ما يقرب من 1660 درجة ، مما يتيح الأداء في بيئات درجات الحرارة العالية تصل إلى حوالي 400 درجة.
4. ما هو التركيب الكيميائي لـ TI-6AL-4V؟
التيتانيوم (TI): التوازن (~ 90 ٪) ، المعدن الأساسي يوفر الخصائص الأساسية للسبائك.
الألومنيوم (AL): 5.5–6.75 ٪ ، مثبت ألفا قوي يعزز القوة ، ويحسن مقاومة الأكسدة ، ويزيد من درجة حرارة تحول ألفا.
الفاناديوم (الخامس): 3.5–4.5 ٪ ، مثبت بيتا الذي يعزز تشكيل مرحلة بيتا ، وتحسين الصلابة ، والصلابة ، وأداء درجات الحرارة العالية.
الحديد (FE): أقل من أو يساوي 0.30 ٪
الأكسجين (O): أقل من أو يساوي 0.20 ٪
الكربون (ج): أقل من أو يساوي 0.08 ٪
النيتروجين (ن): أقل من أو يساوي 0.05 ٪
الهيدروجين (H): أقل من أو يساوي 0.015 ٪
