Wikipedista:Hugo/Pískoviště
Ti-6Al-4V (také označovaná jako TC4 nebo Ti64)[1] je slitina titanu s vysokou pevností a velice dobrou odolností vůči korozi. Je to jedna z nejčastěji používaných titanových slitin a používá se v široké škále aplikací, kde je nutná nízká hustota a vynikající odolnost proti korozi, jako je např. letecký průmysl a biomechanické aplikace (implantáty a protézy).
Studie titanových slitin používaných ve zbrojích začaly v 50. letech 20. století v arzenálu Watertown, který se později stal součástí United States Army Research Laboratory.[2]
Stanley Abkowitz (1927-2017), absolvent MIT z roku 1948, byl průkopníkem titanového průmyslu a zasloužil se o objev slitiny Ti-6Al-4V na počátku 50. let 20. století.[3]
Slitina titanu, hliníku a vanadu byla označena za zásadní průlom se strategickým vojenským významem. Jedná se o komerčně nejúspěšnější titanovou slitinu, která se používá dodnes a umožnila řadu průmyslových a komerčních aplikací.[4]
K většímu využití titanových slitin v oblasti biomateriálů dochází díky jejich vynikající biokompatibilitě a zvýšené odolnosti proti korozi ve srovnání s konvenčnějšími nerezovými ocelemi a slitinami na bázi kobaltu.[5] Tyto vlastnosti byly hnací silou pro zavedení slitin α (cpTi) a α+β (Ti-6Al-4V)[6], stejně jako pro vývoj nových slitin titanu a ortopedických metastabilních β titanových slitin. Ty se vyznačují zvýšenou biokompatibilitou, sníženým modulem pružnosti a vynikající odolností proti deformacím a vrubové únavě.[7] Nicméně nízká pevnost ve smyku a odolnost proti opotřebení titanových slitin přesto omezuje jejich biomedicínské využití.
Chemické složení[editovat | editovat zdroj]
Hlavními složkami slitiny jsou titan, hliník a vanad.[8]
| V | Al | Fe | O | C | N | H | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min | 3.6 | 5.6 | -- | -- | -- | -- | -- |
| Max | 6.78 | .7 | .2 | .08 | .08 | .019 | .008 |
Fyzikální a mechanické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]
Slitina Ti-6Al-4V existuje ve dvou fázích: α, se strukturou hcp (nejtěsnější hexagonální uspořádání) a β se strukturou bcc (prostorově centrovaná kubická mřížka). Mechanické vlastnosti závisí na podmínkách tepelného zpracování. Hliník stabilizuje fázi α, vanad fázi β.[9][7]
| Hustota | Youngův modul | Modul pružnosti ve smyku | Objemový modul | Poissonova konstanta | |
|---|---|---|---|---|---|
| Min | 4,429 g/cm3 | 104 GPa | 40 GPa | 96,8 GPa | 0,31 |
| Max | 4,512 g/cm3 | 113 GPa | 45 GPa | 153 GPa | 0,37 |
Slitina Ti-6Al-4V má velmi nízkou tepelnou vodivost při pokojové teplotě 6,7 až 7,5 W/m·K,[10] což přispívá k jeho relativně špatné obrobitelnosti.[11]
Tepelné zpracování Ti-6Al-4V[editovat | editovat zdroj]
Ti-6Al-4V se tepelně zpracovává za účelem změny množství a mikrostruktury α a β fází ve slitině. Mikrostruktura se bude výrazně lišit v závislosti na přesném tepelném zpracování a způsobu zpracování. Tři běžné postupy tepelného zpracování jsou žíhání ve válcovně, duplexní žíhání a roztokové zpracování a stárnutí.[12]
Využití[editovat | editovat zdroj]
- Konstrukce letadel, např. Boeing 787 obsahuje 15 % titanu[13]
- Závodní automobily[14]
- Biomedicínské implantáty a protézy
Odkazy[editovat | editovat zdroj]
Reference[editovat | editovat zdroj]
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Ti-6Al-4V na anglické Wikipedii.
- ↑ CHU, Paul K.; LU, XinPei. Low Temperature Plasma Technology: Methods and Applications. [s.l.]: CRC Press 488 s. Dostupné online. ISBN 978-1-4665-0991-7. (anglicky) Google-Books-ID: nzrSBQAAQBAJ.
- ↑ The Design and Application of Titanium Alloys to U.S. Army Platform. ymcdn.com [online]. [cit. 2024-05-12]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2018-05-17.
- ↑ Stan Abkowitz, ’48 – MIT Technology Review [online]. 2016-10-18 [cit. 2024-05-12]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Stanley Abkowitz, 90; Titanium Industry Pioneer - International Titanium Association. titanium.org [online]. [cit. 2024-05-12]. Dostupné online.
- ↑ LONG, Marc; RACK, H.J. Titanium alloys in total joint replacement—a materials science perspective. Biomaterials. 1998-09, roč. 19, čís. 18, s. 1621–1639. Dostupné online [cit. 2024-05-12]. DOI 10.1016/S0142-9612(97)00146-4. (anglicky)
- ↑ Slitiny titanu [online]. [cit. 2024-05-12]. Dostupné online.
- ↑ a b GUTMANAS, E. Y.; GOTMAN, I. PIRAC Ti nitride coated Ti–6Al–4V head against UHMWPE acetabular cup–hip wear simulator study. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2004-04, roč. 15, čís. 4, s. 327–330. Dostupné online [cit. 2024-05-12]. ISSN 0957-4530. DOI 10.1023/B:JMSM.0000021096.77850.c5. (anglicky)
- ↑ Standard Specification for Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56400) [online]. [cit. 2024-05-12]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2022-06-29.
- ↑ WANHILL, Russell; BARTER, Simon. Metallurgy and Microstructure. Dordrecht: Springer Netherlands Dostupné online. ISBN 978-94-007-2523-2, ISBN 978-94-007-2524-9. DOI 10.1007/978-94-007-2524-9_2. S. 5–10. (anglicky) DOI: 10.1007/978-94-007-2524-9_2.
- ↑ ASM Material Data Sheet. asm.matweb.com [online]. [cit. 2024-05-12]. Dostupné online.
- ↑ YANG, Xiaoping; RICHARD LIU, C. MACHINING TITANIUM AND ITS ALLOYS. Machining Science and Technology. 1999-01, roč. 3, čís. 1, s. 107–139. Dostupné online [cit. 2024-05-12]. ISSN 1091-0344. DOI 10.1080/10940349908945686. (anglicky)
- ↑ ZHU, Qiangqiang; YANG, Xingdi; LAN, Huifang. Effect of solution treatments on microstructure and mechanical properties of Ti–6Al–4V alloy hot rolled sheet. Journal of Materials Research and Technology. 2023-03, roč. 23, s. 5760–5771. Dostupné online [cit. 2024-05-12]. DOI 10.1016/j.jmrt.2023.02.192. (anglicky)
- ↑ The Boeing 787 Dreamliner: More Than an Airplane. aiaa.org [online]. [cit. 2024-05-12]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2007-08-08.
- ↑ Applications of Titanium for the Automotive Sector [online]. 2022-03-01 [cit. 2024-05-12]. Dostupné online.