معرفی آلیاژ Ti6Al4V ELI (درجه 3): طلای سفید صنعت هوافضا و پزشکی

آلیاژ Ti6Al4V ELI (معروف به Ti-6Al-4V درجه 3 یا Ti64 درجه 23) یکی از پیشرفتهترین و باکیفیتترین آلیاژهای تیتانیوم موجود در بازار است که به دلیل خلوص بالا و خواص استثنایی خود، به انتخاب اول در صنایع حیاتی تبدیل شده است. این آلیاژ نسخه “Extra Low Interstitial” (ELI) یا “بینابینی بسیار کم” از آلیاژ معروف Ti-6Al-4V است که محدودیتهای سختگیرانهای بر میزان ناخالصیهای عنصری مانند آهن، اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن اعمال میکند.

ترکیب شیمیایی و مشخصات فنی Ti6Al4V درجه 3

ترکیب شیمیایی Ti6Al4V ELI با دقت کنترل میشود:

تیتانیوم (Ti): پایه آلیاژ (حدود 90%)
آلومینیوم (Al): 5.5-6.5% (عنصر آلفا پایدارکننده)
وانادیوم (V): 3.5-4.5% (عنصر بتا پایدارکننده)
ناخالصیهای محدود شده: آهن ≤ 0.25%، اکسیژن ≤ 0.13%، نیتروژن ≤ 0.05%، کربن ≤ 0.08%، هیدروژن ≤ 0.0125%

این کنترل دقیق بر ناخالصیها منجر به خواص مکانیکی برتر، به ویژه چقرمگی شکست بالاتر و مقاومت عالی در برابر ترک خستگی میشود.

خواص مکانیکی و فیزیکی استثنایی

استحکام و چگالی

Ti6Al4V ELI با چگالی 4.43 گرم بر سانتیمتر مکعب، نسبت استحکام به وزن بی نظیری ارائه میدهد که تقریباً 40% سبکتر از فولادهای سازهای با استحکام مشابه است. استحکام کششی آن در محدوده 830-900 مگاپاسکال و حد تسلیم 760-860 مگاپاسکال است.

مقاومت در برابر خستگی و چقرمگی

این آلیاژ دارای چقرمگی شکست بالایی (حدود 90 MPa√m) است که آن را برای کاربردهای بحرانی که مقاومت در برابر انتشار ترک ضروری است، ایدهآل میسازد. مقاومت عالی در برابر خستگی، عمر طولانیتری برای قطعات تحت بارهای چرخهای فراهم میکند.

سازگاری زیستی و مقاومت خوردگی

Ti6Al4V ELI دارای مقاومت خوردگی عالی در محیطهای مختلف از جمله آب دریا، محلولهای کلریدی و محیطهای زیستشناختی است. سطح آن به طور طبیعی یک لایه اکسید محافظ تشکیل میدهد که خوردگی بیشتر را مهار میکند. سازگاری زیستی عالی آن را به انتخاب برتر برای ایمپلنتهای پزشکی تبدیل کرده است.

کاربردهای صنعتی Ti6Al4V درجه 3

صنعت هوافضا و دفاع

قطعات ساختاری هواپیماهای تجاری و نظامی
قطعات موتورهای جت (پرههای کمپرسور، دیسکهای توربین)
سازههای ماهواره و فضاپیما
قطعات سیستمهای هلیکوپتر

صنعت پزشکی و دندانپزشکی

ایمپلنتهای ارتوپدی (مفاصل ران، زانو، ستون فقرات)
صفحات و پیچهای جراحی
ایمپلنتهای دندانی
ابزارهای جراحی با کارایی بالا

صنایع دریایی و شیمیایی

قطعات زیردریاییها و کشتیهای سریع
تجهیزات فرآوری شیمیایی
سیستمهای آب شیرینکن

کاربردهای پیشرفته دیگر

تجهیزات ورزشی با کارایی بالا
قطعات خودروهای مسابقهای
سازههای با کارایی بالا در مهندسی عمران

فرآیندهای تولید و پردازش

روشهای تولید

Ti6Al4V ELI از طریق فرآیندهای مختلفی تولید میشود:

ذوب القایی تحت خلأ (VIM) برای خلوص بالا
ذوب قوس الکتریکی تحت خلأ (VAR) برای کیفیت یکنواخت
ذوب پلاسمایی (PAM) برای کاربردهای تخصصی

روشهای شکلدهی

آهنگری در دماهای مختلف (گرم، داغ، فوقپلاستیک)
نورد و اکستروژن
ماشینکاری (با توجه به هدایت حرارتی پایین، نیاز به پارامترهای ماشینکاری ویژه دارد)
چاپ سهبعدی (ADDITIVE MANUFACTURING) برای قطعات پیچیده

عملیات حرارتی

آنیل کردن در دمای 700-800 درجه سانتیگراد به دنبال خنک کردن در هوا یا کوره، ریزساختار و خواص مطلوب را ایجاد میکند. عملیات حرارتی محلول و پیرسازی نیز برای دستیابی به خواص خاص قابل انجام است.

مزایای کلیدی Ti6Al4V ELI نسبت به سایر آلیاژها

چقرمگی شکست بالاتر نسبت به درجه استاندارد Ti-6Al-4V
مقاومت بهتر در برابر ترک خستگی برای افزایش عمر قطعات
قابلیت جوشکاری بهبود یافته با کاهش تمایل به ترک خوردگی
سازگاری زیستی برتر برای کاربردهای پزشکی
قابلیت اطمینان بیشتر در کاربردهای بحرانی
انعطافپذیری بیشتر در دمای پایین (تا دمای کرایوژنیک)

چالشها و ملاحظات کاربردی

هزینه تولید

Ti6Al4V ELI به دلیل فرآیندهای تولید کنترلشده و مواد اولیه با خلوص بالا، هزینه بیشتری نسبت به درجه استاندارد دارد.

ماشینکاری

هدایت حرارتی نسبتاً پایین این آلیاژ میتواند منجر به تمرکز گرما در نوک ابزار و کاهش عمر ابزار شود. استفاده از مایعات خنککننده مناسب و پارامترهای ماشینکاری بهینه ضروری است.

حساسیت به آلودگی

در حین پردازش، باید از آلودگی با عناصر بینابینی (به ویژه هیدروژن) جلوگیری شود تا از افت خواص مکانیکی جلوگیری گردد.

آینده و تحولات جدید

تحقیقات اخیر بر روی بهبود بیشتر خواص Ti6Al4V ELI از طریق روشهای تولید پیشرفته متمرکز شده است:

بهینهسازی فرآیندهای تولید افزودنی برای قطعات پیچیده
توسعه پوششهای سطحی برای بهبود سایش و خوردگی
مهندسی ریزساختار برای دستیابی به ترکیبات خاص خواص
استفاده از این آلیاژ در کاربردهای دمای پایین و فوق رسانا

نتیجه گیری

آلیاژ Ti6Al4V ELI (درجه 3) با ترکیب منحصربهفرد خواص مکانیکی برتر، مقاومت عالی خوردگی، سازگاری زیستی و نسبت استحکام به وزن استثنایی، به مادهای حیاتی در صنایع پیشرفته تبدیل شده است. از بدنه هواپیما تا ایمپلنتهای پزشکی، این آلیاژ پایه و اساس بسیاری از فناوریهای مدرن را تشکیل میدهد. سرمایهگذاری در این ماده پیشرفته نه تنها عملکرد و ایمنی را بهبود میبخشد، بلکه در بلندمدت از طریق افزایش عمر قطعات و کاهش هزینههای نگهداری، مقرونبهصرفه است.

برای اطلاعات بیشتر در مورد کاربردهای خاص، قیمتگذاری و موجودی Ti6Al4V ELI، با متخصصان ما در استیل مال تماس بگیرید تا راهحلهای سفارشیسازی شده برای نیازهای صنعتی شما ارائه دهیم.

آلیاژ تیتانیوم ti6al4v