【科普】钛合金的TC4和TC4ELI的区别
资讯来源:www.bjrhti.com 发布时间:2022-05-05 19:21:43

TC4钛合金

       TC4钛合金是由美国于1954年研制成功的α-β型钛合金,含有6%的α稳定元素和4%的β稳定元素V。TC4钛合金名义成分的铝当量为7.0,钼当量为2.9,退火状态含10%-15%β相。Al在Ti-Al-V系中通过固溶强化α相提高合金的室温强度和热强性能,而V是钛合金中既能提高强度又能改善塑性的少数合金元素之一。V对钛合金塑性的有利影响,是因为它不像大多数合金元素那样增大α态晶格c/a轴的比值,而是减少该比值,从而提高α相的形成,避免在长时间使用过程中出现合金脆化。

       TC4钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺性能。TC4钛合金具有中等室温强度和高温强度,良好的蠕变抗力和热稳定性,较高的抗疲劳性能和海水中的裂纹扩展抗力,以及令人满意的断裂韧性和抗热盐应力腐蚀性能,对氢的敏感性也比TC2、TC1合金小,适合于制造-196~450℃较宽的温度范围内工作的各种零件,特别是采用损伤容限制原则设计的零部件。TC4钛合金还具有优良的工艺塑性和超塑性,适合于用各种压力加工方法进行成形,并采用各种方式进行焊接和机械加工。

       TC4钛合金的主要半成品形式为棒材、锻件、薄板、厚板、型材和丝材等,也用于铸件(ZTC4)。

【科普】钛合金的TC4和TC4ELI的区别(图1)

TC4ELI钛合金

       TC4ELI是TC4的改进型,其主要区别是不同的Al含量和较低的间隙元素Fe、N、H、O的含量。

       TC4ELI钛合金以其生物相容性良好、弹性模量低、密度低、防腐性能好、无毒、屈服强度高、疲劳寿命长、室温下塑性较大、易成形等优点而成为医用外科植入物的理想材料。医用TC4ELI钛合金板材主要用于颅骨修复、接骨等方面,这对其强度、疲劳寿命、塑性等有更高的要求。

       钛合金是以钛元素为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:钛是同属素异构体,熔点为1668℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α-钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β-钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及组分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys)。

       TC4ELI钛合金在TC4合金的基础上,降低了间隙元素C,O,N和杂质元素Fe的含量,强度有所降低,但可显著提高容韧性。TC4ELI具有较好的塑性、韧性、良好的焊接性能及低温使用性能,广泛应用于低温工程、医疗、舰船及飞行器等重要领域。

       TC4合金可在普通环境或者高温环境下使用,TC4ELI合金可在超低温环境下使用TC4钛合金与TC4ELI钛合金相近牌号有:T-6A-4V/Grade 5(美国牌号),BT 6(俄罗斯牌号)、IMI 318(英国牌号)、TiAI6V4(德国牌号)。

       医疗设备制造在人体内因外伤、肿瘤造成的骨、关节损伤,采用钛及钛合金制造人工关节,接骨板和螺钉,现已广泛应用于临床。还用于髋关节(包括股骨头)、膝关节、肘关节、掌指关节、指间关节、下颌骨、人造椎体(脊柱矫形器)、心脏起博器外壳、人工心脏(心形瓣膜)、人工种植牙、钛镍牙齿正畸器以及钛网在头盖骨整形方面等。

       钛及钛合金由于比强度高、生物相容性和耐体液腐蚀性好等特点,正日益受到重视。

       Ti6Al-4VELI是Ti6Al-4V组织间隙较小的一款牌号,由此可以达到最大韧性,适用于海水和低温环境。这款牌号的合金通常在退火状态进行使用。Ti6Al-4V在医疗植入领域是一个较好的选择材料。

       生产工艺为:在900-120华氏度1-4小时中弛力退火、空冷。双重退火,圆棒和锻件的工艺为:在50-100的华氏度beta转变温度下固溶退火,至少保持1小时后空冷,之后在1300-1400华氏度重新加热,保持至少1小时后,空冷。弛力退火适合在焊接后进行。