GR5 MATÉRIAU (TI -6 al -4 v)
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Ti -6 al -4 v (désignation UNS R56400), parfois appelée TC4, Ti64, [1] ou ASTM Grade 5, est un alliage de titane alpha-bêta avec une résistance spécifique élevée et une excellente résistance à la corrosion. Il est l'un des alliages de titane les plus couramment utilisés et est appliqué dans un large éventail d'applications où une faible densité et une excellente résistance à la corrosion sont nécessaires telles que l'industrie aérospatiale et les applications biomécaniques (implants et prothèses).
Des études sur les alliages de titane utilisés dans les armures ont commencé dans les années 1950 à Watertown Arsenal, qui est devenu plus tard une partie du laboratoire de recherche de l'armée. [2] [3]
C'est l'alliage de titane le plus réussi et le plus réussi et est toujours utilisé aujourd'hui, ayant façonné de nombreuses applications industrielles et commerciales. [5]
Une utilisation accrue d'alliages de titane en tant que biomatériaux se produit en raison de leur module inférieur, de leur biocompatibilité supérieure et de leur résistance à la corrosion accrue par rapport aux aciers inoxydables plus conventionnels et aux alliages à base de cobalt. [6] Ces propriétés attrayantes étaient une force motrice pour l'introduction précoce des alliages (Cpti) et + (ti -6 al -4 v) ainsi que pour le développement le plus récent de nouvelles compositions Ti-alliages et métastaprables orthopédiques b alliages de titane. Ces derniers possèdent une biocompatibilité accrue, un module élastique réduit et une résistance à la fatigue contrôlée par la souche supérieure et en encoche. [7] Cependant, la mauvaise résistance au cisaillement et la résistance à l'usure des alliages de titane ont néanmoins limité leur utilisation biomédicale. Bien que la résistance à l'usure des alliages B-Ti ait montré une certaine amélioration par rapport aux alliages # B, l'utilité ultime des alliages de titane orthopédique en tant que composants d'usure nécessitera une compréhension fondamentale plus complète des mécanismes d'usure impliqués.
Chimie
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(dans Wt.%) [8]
|
V |
Al |
Fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
Ti |
Reste chacun |
Total restant |
|
|
Min |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Max |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
Équilibre |
.1 |
.3 |
Propriétés physiques et mécaniques
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Une microstructure possible de Ti -6 al -4 V alliage avec des grains alpha équiaxés et une phase bêta discontinue
Ti -6 al -4 v L'alliage de titane existe généralement en alpha, avec la structure cristalline HCP, (SG: p63 / mmc), et bêta, avec structure cristalline BCC, (sg: im -3 m) phases. Bien que les propriétés mécaniques soient fonction de l'état de traitement thermique de l'alliage et peuvent varier en fonction des propriétés, les gammes de propriétés typiques pour Ti -6 -4 V ] [11] L'aluminium stabilise la phase alpha, tandis que le vanadium stabilise la phase bêta. [12] [13]
|
Densité |
Module de Young |
Module de cisaillement |
Module en vrac |
Le rapport de Poisson |
Trac |
Stress ultime de traction |
Dureté |
Allongement uniforme |
|
|
Min |
4.429 g / cm3 (0. 160 lb / cu in) |
104 GPA (15,1 × 106 psi) |
40 GPa (5,8 × 106 psi) |
96.8 GPA (14. 0 × 106 psi) |
0.31 |
880 MPA (128, 000 psi) |
900 MPa (130, 000 psi) |
36 Rockwell C (typique) |
5% |
|
Max |
4.512 g / cm3 (0. 163 lb / cu in) |
113 GPA (16,4 × 106 psi) |
45 GPA (6,5 × 106 psi) |
153 GPA (22,2 × 106 psi) |
0.37 |
920 MPA (133, 000 psi) |
950 MPA (138, 000 psi) |
-- |
18% |
Ti -6 al -4 v a une conductivité thermique très faible à température ambiante de 6,7 à 7,5 W / m · k, [14] [15] qui contribue à sa machinabilité relativement mauvaise. [15]
L'alliage est vulnérable à la fatigue de l'habitation froide. [16] [17]
Traitement thermique de Ti -6 al -4 v
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Ti -6 al -4 v est traité thermique pour varier les quantités et la microstructure des phases dans l'alliage. La microstructure variera considérablement en fonction du traitement thermique exact et de la méthode de traitement. Trois processus de traitement thermique commun sont le recuit des moulins, le recuit duplex et le traitement des solutions et le vieillissement. [18]
Applications
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Structures aérospatiales. Le Boeing 787 est de 15% en titane en poids [19] et l'Airbus A350 est de 14%. [20]
Implants et prothèses biomédicales [21]
Voitures de course haute performance
Vélos haut de gamme
Fabrication additive [22]
Affaire Apple iPhone 15 Pro (Max), étuis iPhone 16 Pro et Pro Max, et Apple Watch Series 10 Titanium et Ultra 2 Case
Applications marines: Ti -6 al -4 V Grade 5 est largement utilisé dans les applications marines en raison de sa résistance à la corrosion exceptionnelle dans les environnements d'eau de mer. [23] Ti -6 al -4 v est appliqué dans des composants exposés aux atmosphères marines et aux conditions sous-marines, telles que la construction navale, les plates-formes d'huile et de gaz offshore et l'équipement sous-marin. [24] [25] Sa résistance à la corrosion aide à réduire les coûts de maintenance et à prolonger la durée de vie des équipements marins. [26]
Caractéristiques
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UNS : R56400
Norme AMS: 4928 [27]
Norme ASTM: F1472
Norme ASTM: B265 Grade 5 [28]