Barra de titani GR5 (Ti-6Al-4V) - Presentació del producte
Visió general
Barra de titani GR5(Grau 5, designació xinesaTC4) és un producte en forma de barra fabricat amb l'aliatge Ti{-6Al-4V -, l'aliatge de titani més utilitzat al món, que representa més del 50% del consum total de titani. Combina alta resistència, baixa densitat, una excel·lent resistència a la corrosió i una bona fabricabilitat, el que el converteix en el material estàndard per a aplicacions aeroespacials, mèdiques, marines i industrials d'alt rendiment.{10} Les barres GR5 es subministren normalment com a productes laminats en calent, forjats o estirats en fred/molt amb diàmetres de3 mm a 300+ mm, en longituds de fins a 6 metres o segons sigui necessari.
1. Composició química (segons ASTM B348/ASTM F136)
表格
| Element | Contingut (%) | Funció |
|---|---|---|
| Titani (Ti) | Saldo (~90%) | Metall base |
| Alumini (Al) | 5.5 – 6.75% | -estabilitzador; reforça i millora el rendiment-a altes temperatures |
| Vanadi (V) | 3.5 – 4.5% | -estabilitzador; millora la resistència, la ductilitat i la tempabilitat |
| Ferro (Fe) | Menor o igual al 0,40% | Límit d'impureses |
| Oxigen (O) | Menor o igual al 0,20% | Reforç intersticial (controlat) |
| Carboni (C) | Menor o igual al 0,08% | Límit d'impureses |
| Nitrogen (N) | Menor o igual al 0,05% | Límit d'impureses |
| Hidrogen (H) | Menor o igual a 0,015% | Límit d'impuresa (risc crític de fragilitat -) |
| Ittri (Y) | Menor o igual al 0,005% | Límit residual |
2. Propietats mecàniques (ASTM B348, estat recuit)
表格
| Propietat | Valor |
|---|---|
| Resistència a la tracció | Superior o igual a 895 MPa(normalment 950–1.100 MPa) |
| Força de rendiment | Superior o igual a 825 MPa(normalment 850–1.000 MPa) |
| Elongació | Superior o igual al 10% (normalment del 14 al 18%) |
| Reducció de superfície | Superior o igual al 25% |
| Duresa | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Densitat | 4,43 g/cm³(al voltant del 56% de l'acer) |
| Mòdul elàstic | ~114 GPa |
| Interval de fusió | ~1.600–1.670 graus |
| Temperatura de servei | -250 graus a ~ 400 graus(-llarg termini) |
Despréssolució tractament + envelliment (STA), la força pot arribar a 1.100–1.300 MPa - un augment del ~20–30% respecte a la condició de recuit.
3. Propietats físiques
表格
| Propietat | Valor | Notes |
|---|---|---|
| Relació força{0}}a-pes | Excepcional | Més alt que la majoria d'acers i aliatges d'alumini |
| Conductivitat tèrmica | 6.7 W/(m·K) | La calor de mecanitzat - es concentra a l'eina |
| Expansió tèrmica | 8.6 × 10⁻⁶/K | Baixa - bona estabilitat dimensional |
| Calor específica | ~560 J/(kg·K) | |
| Biocompatibilitat | Excel·lent | No-tòxic, totalment acceptat pel teixit humà |
| Resistència a la corrosió | Excel·lent pel·lícula passiva de TiO₂ | Aigua de mar, clorurs, àcids oxidants, fluids corporals |
| Propietats magnètiques | No-magnètic | Adequat per a dispositius compatibles-MRI |
4. Característiques metal·lúrgiques
+ estructura de dues-fases: L'alumini estabilitza la fase hexagonal; El vanadi estabilitza la fase cúbica-centrada del cos (-temperatura transus ≈ 980–1.000 graus).
Tractable-per calor: La fase habilitasolució + tractament de l'envellimentper obtenir guanys de resistència substancials - un avantatge clau respecte al titani comercialment pur.
Control de microestructura: El processament en el camp + produeix estructures dúplex fines (equiaxials + transformades) amb el millor equilibri de força, ductilitat i resistència a la fatiga.
Sensibilitat: La recollida d'hidrogen s'ha de controlar estrictament (soldadura, decapat, refrigerant de mecanitzat); -El contingut de fase augmenta a temperatures elevades - s'ha de gestionar la finestra de treball en calent.
5. Procés de fabricació
Fons- Refusió d'arc de buit triple (VAR) d'esponja de titani + aliatge principal d'Al-V per a l'homogeneïtat
Forja/avaria- Lingot forjat en palanxes al camp o +
Laminació en calent / forja a barra- Enrotllat o forjat fins al diàmetre final o gairebé-final (normalment 700-950 graus)
Recuit- Recuit del molí a 700-850 graus per restaurar la ductilitat
Estirat en fred / rectificat sense centres(opcional) - Per a diàmetres de precisió i acabats superficials
Redreçament- Redreçament rotatiu o de premsa
Tractament superficial- Mecanitzat/tornejat, polit o sorra
Inspecció i proves- Detecció de defectes UT, comprovacions dimensionals, proves de tracció, PMI, penetrant de colorant - MTC complet (EN 10204 3.1/3.2) subministrat
6. Formes de producte i toleràncies
表格
| Formulari | Descripció | Tolerància típica |
|---|---|---|
| Barra-enrotllada en calent | Com a-superfície enrotllada, negre/oxidada | h11/h12 |
| Barra forjada | Millor qualitat interna, diàmetres més grans | Per acord |
| Barra estirada-en fred/a terra | Superfície brillant, dimensions precises | h8/h9/h10 |
| Barra pelada/convertida | Superfície mecanitzada, eliminada descarburada/{0}}capa de caixa | h9/h11 |
| Barra de terra sense centres- | Acabat mirall o de precisió per a mecanitzat | h7/h8 |
Condicions de superfície disponibles:negre (-enrotllat), decapat, arenat, tornejat/molit, polit.
7. Àrees clau d'aplicació
Aeroespacial (mercat més gran)
Components estructurals d'aeronaus: marcs, suports, elements de subjecció
Parts del motor: pales del compressor, discs, eixos
Components del tren d'aterratge i actuador
Nuclis del rotor de l'helicòpter
Medicina
Implants quirúrgics: cargols ossis, plaques, claus intramedulars, dispositius de fixació de la columna vertebral
Accessoris i pilars d'implants dentals
Instruments quirúrgics i eines en blanc
(Nota: per als implants permanents, la versió ELI -Grau 23 / Ti-6Al-4V ELI- amb intersticials més baixos s'especifica sovint segons ASTM F136)
Marí i marí
Eixos d'hèlix, fixacions submarines, acoblaments
Components de la bomba d'aigua de mar, tiges de vàlvules
Parts estructurals d'equips d'aigua profunda-
Industrial i Energia
Eixos de planta química, agitadors, components de bombes
Components-del recipient d'alta pressió
Peces de carreres d'automòbils (bielles, vàlvules)
Equipament esportiu: quadres de bicicletes, caps de pals de golf, raquetes de tennis
8. Comparació: GR5 vs barres de titani pur
表格
| Item | GR2 (TA2) Bar | GR5 (TC4) Bar |
|---|---|---|
| Tipus | Comercialment pur | + aliatge |
| Resistència a la tracció | ~450–550 MPa | ~950–1.100 MPa |
| Força de rendiment | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Ductilitat | Major (ε Major que o igual al 25%) | Moderat (ε superior o igual al 10-14%) |
| Resistència a la corrosió | Excel·lent | Excel·lent (-igual) |
| Tractament tèrmic | Només recuit | Solució + envelliment disponible |
| Cost | Abaix | ~2–3 vegades més alt |
| El millor per | Equips químics, peces formades | Peces aeroespacials, mèdiques i de càrrega elevada- |
9. Normes rellevants
表格
| Estàndard | Àmbit |
|---|---|
| ASTM B348 | Barres i palanxes - l'estàndard de producte principal |
| ASTM F67/F136 | Graus d'implants quirúrgics (F136 per a Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Especificació de barra aeroespacial, forja i anell |
| ASME SB348 | Versió del codi del recipient a pressió |
| GB/T 2965 | Estàndard xinès per a barres de titani i aliatges de titani |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 |
denominacions europees
|
