Aloi titanium TC4, aloi titanium jenis, telah berjaya dibangunkan oleh Amerika Syarikat pada tahun 1954. Ia terdiri daripada 6% unsur stabil dan 4% unsur stabil V. Komposisi nominal aloi titanium TC4 adalah bersamaan dengan 7.0 aluminium, dengan molibdenum bersamaan 2.9. Dalam keadaan sepuhlindapnya, aloi mengandungi 10%-15% fasa beta. Penambahan aluminium meningkatkan kekuatan pada suhu bilik dan sifat kekuatan haba aloi dengan mengukuhkan fasa melalui larutan pepejal dalam sistem Ti-Al-V. Sebaliknya, V berfungsi sebagai salah satu daripada beberapa unsur pengaloian yang meningkatkan kekuatan dan keplastikan dalam aloi titanium. Tidak seperti kebanyakan unsur pengaloian, V mempunyai kesan yang baik terhadap keplastikan aloi titanium kerana ia mengurangkan nisbah paksi c/a bagi kekisi -keadaan, menggalakkan pembentukan -fasa dan menghalang kemerosotan aloi jangka panjang semasa penggunaan.
Aloi titanium TC4 menonjol untuk prestasi keseluruhan yang luar biasa dan ciri-ciri proses yang menggalakkan. Aloi ini mempamerkan kekuatan sederhana pada suhu bilik dan kekuatan tinggi pada suhu tinggi. Ia menunjukkan rintangan yang mengagumkan terhadap rayapan dan kestabilan haba, bersama-sama dengan rintangan keletihan yang tinggi dan rintangan penyebaran retakan dalam air laut. Selain itu, ia mempunyai keliatan patah yang memuaskan dan rintangan kakisan tekanan garam haba. Aloi titanium TC4 juga mempamerkan sensitiviti hidrogen yang berkurangan berbanding aloi TC2 dan TC1. Akibatnya, ia mendapati kesesuaian dalam pembuatan pelbagai komponen yang beroperasi dalam julat suhu yang luas dari -196 hingga 450 darjah, terutamanya bahagian yang direka bentuk dengan mengambil kira prinsip had toleransi kerosakan.
Tambahan pula, aloi titanium TC4 memaparkan kemuluran dan superplastiliti yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk membentuk menggunakan pelbagai kaedah pemprosesan tekanan. Ia juga sesuai untuk operasi kimpalan dan pemesinan, menawarkan fleksibiliti dalam teknik fabrikasi.
Aloi titanium TC4 boleh didapati dalam bentuk separuh siap yang berbeza, termasuk bar, penempaan, kepingan, plat tebal, profil dan wayar. Selain itu, ia mendapati aplikasi dalam tuangan (dirujuk sebagai ZTC4).
Aloi Titanium TC4ELI
TC4ELI ialah versi aloi titanium TC4 yang dipertingkatkan, dibezakan oleh kandungan aluminiumnya yang diubah dan paras unsur interstisial yang berkurangan seperti besi (Fe), nitrogen (N), hidrogen (H) dan oksigen (O).
Aloi titanium TC4ELI telah menjadi terkenal sebagai bahan pilihan untuk implan pembedahan perubatan kerana biokompatibilitinya yang luar biasa, modulus keanjalan yang rendah, sifat ringan, rintangan kakisan, tidak toksik, kekuatan hasil yang tinggi, jangka hayat keletihan yang panjang, keplastikan suhu bilik yang besar, dan kemudahan kebolehbentukan. Dalam bidang perubatan, kepingan aloi titanium TC4ELI kebanyakannya digunakan untuk aplikasi seperti pembaikan tengkorak dan penetapan tulang, di mana keperluan ketat wujud untuk kekuatan, hayat keletihan dan keplastikan.
Aloi titanium, yang terdiri daripada titanium sebagai unsur asas bersama unsur pengaloian lain, mempamerkan dua struktur kristal isomorfik. Di bawah 882 darjah, titanium menggunakan struktur kekisi heksagon padat rapat yang dikenali sebagai -titanium, manakala ia berubah menjadi struktur kekisi padu berpusatkan badan yang dipanggil beta-titanium di atas 882 darjah. Dengan memasukkan unsur pengaloian yang sesuai untuk mengubah suai suhu peralihan fasa dan komposisi komponen dengan teliti, aloi titanium dengan struktur berbeza boleh diperolehi, memanfaatkan ciri tersendiri kedua-dua struktur ini.
Dibina di atas asas aloi TC4, aloi titanium TC4ELI mengurangkan kehadiran unsur interstisial seperti karbon (C), oksigen (O), dan nitrogen (N), serta unsur kekotoran besi (Fe), mengakibatkan pengurangan dalam kekuatan. Walau bagaimanapun, pelarasan ini meningkatkan kapasiti dan keliatan aloi dengan ketara. TC4ELI mempamerkan keplastikan, keliatan, prestasi kimpalan dan prestasi suhu rendah yang sangat baik, menjadikannya boleh digunakan secara meluas dalam bidang penting seperti kejuruteraan suhu rendah, rawatan perubatan, kapal dan pesawat.
Walaupun aloi TC4 sesuai untuk digunakan dalam persekitaran biasa atau suhu tinggi, aloi TC4ELI direka khusus untuk persekitaran suhu ultra rendah.
Gred yang setanding dengan aloi titanium TC4 dan aloi titanium TC4ELI termasuk T-6A-4V/Gred 5 (gred Amerika), BT 6 (gred Rusia), IMI 318 (gred British) dan TiAI6V4 (Jerman). gred).
Dalam bidang pembuatan peralatan perubatan, aloi titanium dan titanium banyak digunakan dalam menangani kerosakan tulang dan sendi yang disebabkan oleh trauma dan tumor. Sambungan tiruan, plat tulang, dan skru biasanya dibuat daripada aloi titanium dan titanium, yang telah mendapat penerimaan meluas dalam amalan klinikal. Bahan-bahan ini digunakan dalam sendi pinggul (termasuk kepala femoral), sendi lutut, sendi siku, sendi metacarpophalangeal, sendi interphalangeal, rahang bawah, badan vertebra buatan (orthoses tulang belakang), perumah perentak jantung, jantung buatan (injap jantung), implan gigi tiruan, titanium -ortodontik pergigian nikel, dan jaringan titanium untuk kranioplasti. Kekuatan spesifik yang tinggi, biokompatibiliti yang sangat baik, dan ketahanan terhadap kakisan oleh cecair badan menjadikan aloi titanium dan titanium semakin dicari bahan.
Ti 6Al-4V ELI ialah varian aloi Ti 6Al-4V yang menampilkan jurang struktur yang lebih sempit, membolehkannya mencapai keliatan maksimum. Gred ini amat sesuai untuk aplikasi dalam air laut dan persekitaran suhu rendah. Lazimnya, Ti 6Al-4V ELI digunakan dalam keadaan anil dan merupakan pilihan terbaik untuk implan perubatan.
Proses pengeluaran melibatkan penyepuhlindapan kelonggaran, di mana aloi itu disejukkan dengan udara pada suhu antara 900 hingga 1200 darjah Fahrenheit untuk tempoh 1 hingga 4 jam. Untuk bar bulat dan penempaan, proses penyepuhlindapan berganda digunakan. Pada mulanya, penyepuhlindapan larutan dijalankan pada suhu 50 hingga 100 darjah Fahrenheit di atas titik peralihan beta. Bahan disimpan pada suhu ini selama sekurang-kurangnya 1 jam sebelum disejukkan dengan udara. Selepas itu, aloi dipanaskan semula kepada 1300-1400 darjah Fahrenheit selama sekurang-kurangnya 1 jam dan kemudian disejukkan dengan udara. Penyepuhlindapan relaksasi disyorkan selepas operasi kimpalan.
