TC4 チタン合金
TC4 チタン合金は、1954 年に米国によって首尾よく開発されたチタン合金であり、6 パーセントの安定元素と 4 パーセントの安定元素 V を含んでいます。TC4 チタン合金の公称組成に相当するアルミニウムは 7 です。{{9 }}、モリブデン当量は 2.9 であり、アニールされた状態には 10 パーセントの -15 パーセントの相が含まれています。 Ti-Al-V 系の Al は、固溶体強化相を通じて合金の室温強度と高温強度特性を向上させます。V は、強度と可塑性の両方を向上させることができるチタン合金の数少ない合金元素の 1 つです。 チタン合金の可塑性に対する V の有益な効果は、ほとんどの合金元素のように 状態の格子の c/a 軸の比率を増加させず、比率を低下させ、それによって 相の形成を改善し、長い時間を回避することです。 -期間の使用。 合金脆化は、プロセス中に発生します。
TC4チタン合金の主な特徴は、優れた総合性能と優れたプロセス性能です。 TC4チタン合金は、中程度の室温強度と高温強度、優れた耐クリープ性と熱安定性、海水中での高い耐疲労性と亀裂成長抵抗、および満足のいく破壊靭性と高温塩応力腐食抵抗を備えています。 水素に対する感受性もTC2およびTC1合金よりも小さく、-196～450度の広い温度範囲で動作するさまざまな部品、特に損傷の原理で設計された部品の製造に適しています。許容限界。 TC4チタン合金は、優れた加工塑性と超塑性も備えており、さまざまな圧力加工方法による成形に適しており、さまざまな溶接方法と機械加工方法を採用しています。
TC4 チタン合金の主な半製品は、棒、鍛造品、薄板、厚板、プロファイル、ワイヤなどであり、鋳物 (ZTC4) にも使用されます。
TC4ELI チタン合金
TC4ELI は TC4 の改良版で、主な違いは Al 含有量が異なり、格子間元素 Fe、N、H、O の含有量が少ないことです。
TC4ELI チタン合金は、その優れた生体適合性、低弾性率、低密度、優れた防食性能、非毒性、高降伏強度、長い疲労寿命、室温での大きな可塑性、および容易な成形により、医療用外科用インプラントになりました。 物の理想的な素材。 医療用 TC4ELI チタン合金プレートは、主に頭蓋骨の修復と骨移植に使用され、強度、疲労寿命、可塑性に対する要件が高くなります。
チタン合金は、チタン元素と他の元素からなる合金です。 チタンには 2 種類の同素体結晶があります。チタンは、融点が 1668 度の同素体異性体であり、882 度より低い場合はチタンと呼ばれる最密六方格子構造です。 それはチタンと呼ばれる882度以上の体心立方構造の格子構造です。 チタンの上記の2つの構造の異なる特性を利用して、適切な合金元素を追加して相転移温度と成分含有量を徐々に変化させ、異なる構造のチタン合金を得ます。
TC4合金に基づいて、TC4 ELIチタン合金は侵入元素C、O、Nおよび不純物元素Feの含有量を減らし、強度は低下しますが、容量と靭性は大幅に改善できます。 TC4 ELI は、良好な可塑性、靭性、良好な溶接性能、および低温性能を備えており、低温工学、医療、船舶および航空機などの重要な分野で広く使用されています。
TC4合金は通常の環境または高温環境で使用でき、TC4ELI合金は超低温環境で使用できます
TC4 チタン合金と TC4ELI チタン合金の同様の等級は、T-6A-4V/Grade 5 (米国等級)、BT 6 (ロシア等級)、IMI 318 (英国等級)、TiAI6V4 (ドイツ等級) です。学年）。
医療機器は、外傷や腫瘍による骨や関節の損傷により、人体で製造されます。 チタンおよびチタン合金は、臨床現場で広く使用されている人工関節、骨プレート、およびネジの製造に使用されています。 股関節（大腿骨頭を含む）、膝関節、肘関節、中手指節関節、指節間関節、下顎骨、人工椎体（脊椎装具）、ペースメーカーハウジング、人工心臓（ハート型弁）、人工インプラント、チタン-ニッケル矯正、頭蓋形成外科のチタンメッシュなど。
高い比強度、生体適合性、および体液の優れた耐食性という特性により、チタンおよびチタン合金はますます注目を集めています。
Ti 6Al-4V ELI は、Ti 6Al-4V の格子間構造が小さいグレードであるため、最大の靭性を実現でき、海水および低温環境に適しています。 このグレードの合金は、通常、アニールされた状態で使用されます。 Ti 6Al-4V は、医療用インプラントの分野で最適な材料です。
製造プロセスは次のとおりです: 華氏900-120度で1-4時間の中緩和焼鈍、および空冷。 二重焼鈍、丸棒および鍛造品: 50-100 度 F ベータ転移温度で溶体化焼鈍、少なくとも 1 時間保持、空冷、その後 1300-1400 ℃ で再加熱、少なくとも 1 時間保持、空冷. 溶接後の緩和焼鈍が適しています。
