Ti-6Al-4V (designación UNS R56400 ), también llamado a veces TC4 , Ti64 , [1] o ASTM Grado 5 , es una aleación de titanio alfa-beta con una alta resistencia específica y una excelente resistencia a la corrosión . Es una de las aleaciones de titanio más comúnmente utilizadas y se aplica en una amplia gama de aplicaciones donde son necesarias una baja densidad y una excelente resistencia a la corrosión, como por ejemplo en la industria aeroespacial y aplicaciones biomecánicas (implantes y prótesis ).
Los estudios de las aleaciones de titanio utilizadas en armaduras comenzaron en la década de 1950 en el Arsenal de Watertown , que más tarde se convirtió en parte del Laboratorio de Investigación del Ejército . [2] [3]
Se está produciendo un mayor uso de aleaciones de titanio como biomateriales debido a su módulo más bajo, biocompatibilidad superior y resistencia a la corrosión mejorada en comparación con los aceros inoxidables más convencionales y las aleaciones a base de cobalto. [4] Estas atractivas propiedades fueron una fuerza impulsora para la introducción temprana de aleaciones a (cpTi) y a # b (Ti-6Al-4V), así como para el desarrollo más reciente de nuevas composiciones de aleación de Ti y titanio b metaestable ortopédico. aleaciones. Estos últimos poseen una biocompatibilidad mejorada, un módulo elástico reducido y una resistencia superior a la fatiga controlada por deformación y por muescas. [5] Sin embargo, la escasa resistencia al cizallamiento y al desgaste de las aleaciones de titanio han limitado su uso biomédico. Aunque la resistencia al desgaste de las aleaciones b-Ti ha mostrado alguna mejora en comparación con las aleaciones a # b, la utilidad última de las aleaciones ortopédicas de titanio como componentes de desgaste requerirá una comprensión fundamental más completa de los mecanismos de desgaste involucrados.
Química
(en% en peso) [6]
V | Alabama | Fe | O | C | norte | H | Y | Ti | Resto cada uno | Total restante | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Min | 3,5 | 5.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
Max | 4.5 | 6,75 | .3 | .2 | .08 | .05 | .015 | .005 | Equilibrio | .1 | .3 |
Propiedades físicas y mecánicas
La aleación de titanio Ti-6Al-4V existe comúnmente en fases alfa, con estructura cristalina hcp , (SG: P63 / mmc) y beta, con estructura cristalina bcc , (SG: Im-3m). Si bien las propiedades mecánicas son una función de la condición de tratamiento térmico de la aleación y pueden variar según las propiedades, a continuación se muestran los rangos de propiedades típicos para Ti-6Al-4V bien procesado. [7] [8] [9] El aluminio estabiliza la fase alfa, mientras que el vanadio estabiliza la fase beta. [10] [11]
Densidad, g / cm 3 | Módulo de Young, GPa | Módulo de corte, GPa | Módulo a granel, GPa | El coeficiente de Poisson | Estrés de rendimiento, MPa (tracción) | Esfuerzo final, MPa (tracción) | Dureza, Rockwell C | Alargamiento uniforme,% | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Min | 4.429 | 104 | 40 | 96,8 | 0,31 | 880 | 900 | 36 (típico) | 5 |
Max | 4.512 | 113 | 45 | 153 | 0,37 | 920 | 950 | - | 18 |
Ti-6Al-4V tiene una conductividad térmica muy baja a temperatura ambiente, 6,7 - 7,5 W / m · K, [12] [13] lo que contribuye a su maquinabilidad relativamente pobre. [13]
La aleación es vulnerable a la fatiga por permanencia en frío . [14]
Tratamiento térmico de Ti-6Al-4V
Ti-6Al-4V se trata térmicamente para variar las cantidades y la microestructura de y fases en la aleación. La microestructura variará significativamente según el tratamiento térmico exacto y el método de procesamiento. Tres procesos comunes de tratamiento térmico son el recocido en molino, el recocido dúplex y el tratamiento y envejecimiento en solución. [15]
Aplicaciones
- Implantes y prótesis (forjados, escayolados o por fabricación sólida de forma libre ( SFF) ) [16]
- Fabricación aditiva [17]
- Piezas y prototipos para la industria automovilística y aeroespacial. Se utiliza ampliamente en el avión Boeing 787 .
- Aplicaciones marinas
- Industria química
- Turbinas de gas
- Silenciadores de armas de fuego
Especificaciones
- UNS: R56400
- Estándar AMS: 4911
- Estándar ASTM: F1472
- Estándar ASTM: B265 Grado 5 [18]
Referencias
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