1. Zawartość aluminium i wanadu
Głównymi pierwiastkami stopowymi stopu tytanu klasy 5 są aluminium (Al) jako stabilizator alfa i wanad (V) jako stabilizator beta. Ich określone zakresy składu to:
Aluminium (Al): 5,5% – 6,75% wagowo
Wanad (V): 3,5% – 4,5% wagowo
Aluminium poprawia wytrzymałość na rozciąganie, odporność na pełzanie i moduł sprężystości, podczas gdy wanad zwiększa ciągliwość, wytrzymałość i podatność na kucie. Tytan jest elementem równoważącym.
2. Wymagania dotyczące zawartości tlenu, azotu i wodoru
Pierwiastki śródmiąższowe, takie jak tlen, azot i wodór, silnie wpływają na właściwości mechaniczne, zwłaszcza na plastyczność i odporność na pękanie. Określono rygorystyczne górne limity:
Tlen (O): Mniejszy lub równy 0,20% wagowych
Azot (N): Mniejszy lub równy 0,05% wag
Wodór (H): Mniejszy lub równy 0,015% wag
Tlen i azot zwiększają wytrzymałość i twardość, ale zmniejszają plastyczność. Wodór musi być ściśle kontrolowany, aby zapobiec kruchości wodorowej, która może prowadzić do pęknięć podczas pracy.
3. Maksymalna zawartość żelaza
Żelazo jest powszechnym dodatkiem stabilizującym beta w stopach tytanu. Dla standardowego stopu tytanu klasy 5:
Żelazo (Fe): mniejsze lub równe 0,40% wagowych
Nadmiar żelaza może powodować niejednorodność mikrostruktury i wpływać na spójność właściwości mechanicznych.
4. Gatunki o niskiej zawartości tlenu / o wysokiej czystości
Tak, stop tytanu klasy 5 obejmuje dobrze ugruntowane gatunki o niskiej zawartości tlenu i wysokiej czystości, najczęściej określane jako ELI klasy 5 (Extra Low Interstitial).
Klasa 5 ELI jest przeznaczona do zastosowań wymagających wyjątkowo wysokiej wytrzymałości, odporności na zmęczenie i niezawodności, takich jak implanty biomedyczne i krytyczne komponenty lotnicze. W porównaniu ze standardową klasą 5, zapewnia znacznie ściślejszą kontrolę elementów śródmiąższowych i zanieczyszczeń:
Tlen (O): mniejszy lub równy 0,13% (znacznie niższy niż standardowe 0,20%)
Żelazo (Fe): mniejsze lub równe 0,25%
Azot i wodór są również kontrolowane w celu obniżenia maksymalnych poziomów
Podsumowując, standardowa klasa 5 (Ti-6Al-4V) ma zdefiniowane zakresy dla Al, V, O, N, H i Fe, podczas gdy klasa 5 ELI zapewnia opcję o niskiej zawartości tlenu i wysokiej czystości do zastosowań o wysokiej wydajności i niezawodności.
