Le nom commun le plus largement reconnu pour l'alliage de titane Ti-6Al-4V estTitane de 5e année(fréquemment raccourci à "TI Grade 5" dans des contextes industriels). Cette désignation n'est pas arbitraire - Elle est définie par des normes de matériaux globales (telles que les normes internationales ASTM, par exemple, ASTM B265 pour la feuille / plaque en titane, ASTM B348 pour les barres de titane et AMS 4928 pour l'aérospatiale - Grade Ti-6Al-4V) pour classifier cette alliage spécifique basée sur sa compression et ses performances.
Ti - 6al - 4v gagne son statut de "5e année" en raison de l'alliage de titane le plus polyvalent et le plus utilisé dans le monde. Sa composition - 6% d'aluminium (qui améliore la résistance et la stabilité) et 4% de vanadium (qui améliore la ductilité et réduit la fragilité) - frappe un équilibre exceptionnel des propriétés mécaniques (à haute résistance} (par exemple, les composants du moteur d'avion, les structures de la cellule), les dispositifs médicaux (par exemple, les implants orthopédiques, les culées dentaires), l'automobile (pièces haute performance) et l'ingénierie marine (composants résistants à la corrosion). Contrairement aux grades de titane pur (par exemple, grade 2) ou à d'autres alliages, l'étiquette "Grade 5" de TI-6AL-4V est universellement comprise dans la fabrication, les chaînes d'approvisionnement et la conception d'ingénierie pour se référer spécifiquement à cette composition 6AL-4V.
La limite d'élasticité de Ti - 6Al-4V n'est pas une valeur fixe - It varie considérablement en fonction de l'alliageétat de traitement(qui détermine sa microstructure) et, dans une moindre mesure, sa forme (par exemple, feuille, barre, forgeage). La limite d'élasticité est essentielle en ingénierie car elle représente la contrainte à laquelle le matériau commence à se déformer de façon permanente (déformation plastique), plutôt que simplement élastiquement (déformation récupérable). Vous trouverez ci-dessous les plages de limites d'élasticité typiques pour les états de traitement les plus courants de TI-6AL-4V, alignés sur les normes de l'industrie (par exemple, ASTM, AMS):
TI-6AL-4V recuit:
Le recuit implique le chauffage de l'alliage à une température en dessous de son transus bêta - (généralement 700–800 degrés, ou 1292–1472 degrés f) suivi d'un refroidissement lent. Ce processus adoucit le matériau, améliore la ductilité et crée une microstructure bêta "alpha - uniforme (un mélange de phases alpha et bêta titane).
Force d'élasticité typique:860 MPA à 930 MPA(Équivalent à 124 700 psi à 134 900 psi).
Exemple de spécification standard: ASTM B265 nécessite une limite d'élasticité minimale de 860 MPA pour une feuille / plaque TI-6AL-4V recuite.
Solution - traité et vieilli (STA) TI-6AL-4V:
Le processus STA implique deux étapes: (1) "Traitement de la solution" - Chauffage de l'alliage au-dessus de son bêta - transus (≈995 degré, ou 1823 degrés f) pour le convertir en une seule phase bêta, puis éteinte (refroidissement rapide) pour piéger la phase bêta à température ambiante; (2) "vieillissement" - réchauffant à une température inférieure (480–595 degrés, ou 896–1103 degré f) pour précipiter les particules de phase alpha - à l'intérieur de la matrice bêta. Cela crée une microstructure plus forte et plus dure.
Force d'élasticité typique:1 030 MPa à 1 100 MPa(Équivalent à 149 400 psi à 159 500 psi).
Exemple de spécification standard: AMS 4928 (aérospatial - sta Ti-6Al-4V) oblige une limite d'élasticité minimale de 1 034 MPa (150 000 psi).
Chaud - a travaillé Ti-6Al-4V:
Le travail chaud (par exemple, le forgeage, le roulement à des températures supérieures à 600 degrés, ou 1112 degrés f) déforment l'alliage pendant qu'il est ductile, affinant sa structure de grains. La limite d'élasticité se situe ici entre les états recuits et STA.
Force d'élasticité typique:900 MPa à 980 MPa(Équivalent à 130 500 psi à 142 100 psi).
Il est important de noter que des variations mineures peuvent se produire entre les fabricants en raison de différences subtiles dans la pureté des matières premières, les paramètres de traitement (par exemple, le temps / la température de recuit) ou les méthodes de test (par exemple, géométrie des échantillons de test de traction par ASTM E8).
La résistance à la traction (également appelée résistance à la traction ultime, UTS) est la contrainte maximale qu'un matériau peut résister avant de se fracturer sous tension. Comme la limite d'élasticité, la résistance à la traction TI-6AL-4V dépend fortement de sonétat de traitement(microstructure) et forme. Vous trouverez ci-dessous les plages de résistance à la traction typiques pour les états de traitement clés, conformément aux normes mondiales de l'industrie:
TI-6AL-4V recuit:
La microstructure bêta de l'alpha de l'état recuit - hiérarchise la ductilité et la ténacité sur une résistance maximale, mais il offre toujours une résistance à la traction élevée par rapport à de nombreux métaux (par exemple, alliages d'aluminium, acier au carbone).
Résistance à la traction typique:930 MPa à 1 000 MPa(Équivalent à 134 900 psi à 145 000 psi).
Exigence standard: ASTM B265 spécifie une résistance à la traction minimale de 930 MPa pour une feuille / plaque TI-6AL-4V recuite.
Solution - traité et vieilli (STA) TI-6AL-4V:
Les particules alpha précipitées du processus STA renforcent considérablement la matrice bêta, conduisant à la résistance à la traction la plus élevée chez les Ti - 6AL - 4v pour les applications à charge élevée comme les assiettes aérospatiales ou les implants médicaux.
Résistance à la traction typique:1 100 MPa à 1 170 MPa(Équivalent à 159 500 psi à 169 700 psi).
Exigence standard: AMS 4928 nécessite une résistance à la traction minimale de 1 103 MPa (160 000 psi) pour le sta Ti-6Al-4V.
Chaud - a travaillé Ti-6Al-4V:
Le travail à chaud affine la taille des grains et aligne les phases microstructurales, entraînant une résistance à la traction supérieure à celle du matériau recuit mais inférieur à la STA.
Résistance à la traction typique:980 MPa à 1 050 MPa(Équivalent à 142 100 psi à 152 300 psi).
